An der Stelle des Wat Arun befand sich seit der Zeit des Ayutthaya-Königreichs ein buddhistischer Tempel. Er war damals als Wat Makok bekannt, nach dem Dorf Bang Makok, in dem er erbaut wurde. (Makok ist der thailändische Name für die Pflanze Spondias pinnata.) Nach Angaben des Historikers Prince Damrong Rajanubhab war der Tempel während der Herrschaft von König Narai (1656-1688) auf französischen Karten verzeichnet. Der Tempel wurde von König Taksin in Wat Chaeng umbenannt, als er nach dem Fall von Ayutthaya seine neue Hauptstadt Thonburi in der Nähe des Tempels errichtete. Es wird angenommen, dass Taksin gelobte, den Tempel wiederherzustellen, nachdem er ihn im Morgengrauen passiert hatte. Der Tempel beherbergte das Bildnis des Smaragdbuddhas, bevor es 1785 in den Wat Phra Kaew am Ostufer des Flusses gebracht wurde. Während der Regierungszeit von Taksin befand sich der Tempel auf dem Gelände des Königspalastes, bevor sein Nachfolger Rama I. den Palast auf die andere Seite des Flusses verlegte. Er wurde bis zur Herrschaft von König Rama II (1809-1824) verlassen, der den Tempel restaurieren und die Hauptpagode auf 70 m erhöhen ließ. Die Arbeiten wurden während der Herrschaft von König Rama III (1824-1851) abgeschlossen.
Der Tempel wurde während der Herrschaft von König Chulalongkorn (Rama V, 1868-1910) und im Jahr 1980, vor der Zweihundertjahrfeier der Gründung Bangkoks, umfassend restauriert. Die umfangreichsten Restaurierungsarbeiten am Prang wurden von 2013 bis 2017 durchgeführt. Dabei wurden zahlreiche zerbrochene Kacheln ersetzt und viele Oberflächen mit Kalkputz überarbeitet (anstelle des bei früheren Restaurierungen verwendeten Zements). Als sich die Arbeiten 2017 ihrem Ende näherten, wurde auf Fotos des Ergebnisses Kritik am neuen Erscheinungsbild des Tempels laut, das im Vergleich zum vorherigen Zustand weiß getüncht wirkte. Die Abteilung für Schöne Künste verteidigte die Arbeiten mit der Begründung, dass sie sorgfältig durchgeführt wurden, um das ursprüngliche Aussehen des Tempels wiederzugeben.