Der har eksisteret et buddhistisk tempel på Wat Arun siden Ayutthaya-rigets tid. Det var dengang kendt som Wat Makok, efter landsbyen Bang Makok, hvor det blev bygget. (Makok er det thailandske navn for planten Spondias pinnata.) Ifølge historikeren prins Damrong Rajanubhab blev templet vist på franske kort under kong Narai (1656-1688). Templet blev omdøbt til Wat Chaeng af kong Taksin, da han efter Ayutthayas fald etablerede sin nye hovedstad Thonburi i nærheden af templet. Det menes, at Taksin svor at genoprette templet efter at have passeret det ved daggry. Templet rummede det smaragdgrønne Buddha-billede, før det blev flyttet til Wat Phra Kaew på flodens østlige bred i 1785. Templet lå på det kongelige palads under Taksins regeringstid, før hans efterfølger, Rama I, flyttede paladset til den anden side af floden. Det var forladt indtil kong Rama II (1809-1824), som fik templet restaureret og hovedpagoden hævet til 70 m. Arbejdet blev afsluttet under kong Rama III (1824-1851).
Templet gennemgik større restaureringer under kong Chulalongkorns (Rama V, 1868-1910) regeringstid og i 1980 forud for tohundredårsfesten for Bangkoks grundlæggelse. Det mest omfattende restaureringsarbejde på prang blev udført fra 2013 til 2017, hvor et betydeligt antal ødelagte fliser blev udskiftet, og hvor der blev brugt kalkpuds til at genbehandle mange af overfladerne (i stedet for den cement, der blev brugt under tidligere restaureringer). Da arbejdet nærmede sig sin afslutning i 2017, vakte fotografier af resultaterne en vis kritik af templets nye udseende, som virkede hvidvasket i forhold til dets tidligere tilstand. Fine Arts Department forsvarede arbejdet og erklærede, at det var omhyggeligt udført for at afspejle templets oprindelige udseende.