О времени основания города-крепости существуют противоречивые сведения. Ряд источников указывают на 30-е годы XVI века. Некоторые связывают его основание с военным походом на Казань Ивана Грозного в 1552 году. Однако первые упоминания об Арзамасе как о русской крепости в сохранившихся исторических документах относятся к 70-м годам XVI века (духовная грамота Ивана IV, поместные акты).
В 1612 году арзамасцы приняли активное участие в народном ополчении Минина и Пожарского, а в 1670 году в Арзамасском крае развернулись боевые действия, которые стали частью крестьянской войны в России под предводительством Степана Разина. Одним из крестьянских отрядов, действовавших в окрестности Арзамаса, возглавила инокиня арзамасского Никольского монастыря старица Алена. Ей удалось собрать отряд из 300-400 человек, с которым она направилась к городу Темникову. 30 ноября 1670 года повстанцы были атакованы и разгромлены царскими войсками. 4 декабря Алена была захвачена воеводой Долгоруковым и сожжена как еретичка.
В XVIII веке Арзамас стал провинциальным городом, по численности населения лишь немногим уступая Нижнему Новгороду. С середины XVIII века начался «золотой век» Арзамаса: значительно увеличилось число его жителей, развивалась торговля и промышленность. Особого размаха достигло строительство храмов: за этот период было построено 25 церквей.
