До современного города долина была населена доколумбовыми общинами; важнейшим свидетельством служит San Andrés, региональный центр, расцвет которого относят примерно к 600-900 годам нашей эры. Позднее местность была известна как El Chilamatal - по многочисленным деревьям chilamate. Поселение развивалось на дороге между San Salvador и Santa Ana: путники и торговцы останавливались здесь, а сельское хозяйство долины поддерживало постоянную жизнь. В 1921 году El Chilamatal получил статус pueblo и стал административным центром самостоятельного муниципалитета, включавшего несколько долин и cantones. В 1936 году ему присвоили титул villa. 28 ноября 1947 года законодательный декрет возвысил поселение до ciudad и закрепил название Сьюдад-Арсе в память о государственном деятеле Мануэле Хосе Арсе. Рост поддерживали панамериканская дорога, железнодорожная станция и коммерческие перевозки, а в XX веке к сельскому хозяйству добавилась промышленность. San Andrés получил археологическую инфраструктуру и музей, благодаря чему долина стала важным местом изучения культурного наследия. Частные термальные и водные центры появились позднее: исследование туризма фиксирует открытие Termos del Río в конце 1999 года. Землетрясения и расширение дорог меняли городскую ткань, но археологическая зона сохранила отдельный ландшафтный характер. С 1 мая 2024 года Сьюдад-Арсе является районом нового муниципалитета La Libertad Centro вместе с San Juan Opico.