«Арсенал» Киев был основан в начале тысячелетия (18 декабря 2001) под опекой на то время мэра Киева Александра Омельченко после расформирования ФК ЦСКА. Муниципальный клуб вступил в высший дивизион Украины во второй половине 2001/02, унаследовав место армейцев.

«Арсенал» неудачно провел свой первый сезон, но был значительно более успешен в сезоне 2002/03 под началом Вячеслава Грозного, долгое время занимая третье место, но в конце оказавшись пятым — наивысшее место в пока что короткой истории клуба.

Финансирование клуба оказалась под угрозой в 2006 году с избранием нового мэра, и команда резко упала с четвертого на 14-е место. Клуб вступил в турбулентный период, который продолжался до мая 2007 года, когда «Арсенал» купил бизнесмен Вадим Рабинович.

Канониры, по-прежнему без собственного стадиона, вплотную приблизились к залвлеванию места в еврокубках в 2010/11, но проиграли в полуфинале Кубка и упустили пятое место в чемпионате.