En el emplazamiento de Wat Arun existía un templo budista desde la época del reino de Ayutthaya. Entonces se conocía como Wat Makok, por el pueblo de Bang Makok en el que se construyó. (Makok es el nombre tailandés de la planta Spondias pinnata.) Según el historiador príncipe Damrong Rajanubhab, el templo aparecía en los mapas franceses durante el reinado del rey Narai (1656-1688). El rey Taksin cambió el nombre del templo por el de Wat Chaeng cuando estableció su nueva capital de Thonburi cerca del templo, tras la caída de Ayutthaya. Se cree que Taksin juró restaurar el templo tras pasar por él al amanecer. El templo consagró la imagen del Buda de Esmeralda antes de trasladarla a Wat Phra Kaew, en la orilla oriental del río, en 1785. El templo estaba en los terrenos del palacio real durante el reinado de Taksin, antes de que su sucesor, Rama I, trasladara el palacio al otro lado del río. Estuvo abandonado hasta el reinado de Rama II (1809-1824), que mandó restaurar el templo y elevar la pagoda principal hasta los 70 m. Las obras se terminaron durante el reinado de Rama III (1824-1851).
El templo sufrió importantes restauraciones durante el reinado de Chulalongkorn (Rama V, 1868-1910) y en 1980, antes de la celebración del bicentenario de la fundación de Bangkok. Las obras de restauración más extensas del prang se llevaron a cabo entre 2013 y 2017, durante las cuales se sustituyó un número considerable de azulejos rotos y se utilizó yeso de cal para volver a acabar muchas de las superficies (en sustitución del cemento utilizado durante las restauraciones anteriores). Cuando las obras se acercaban a su fin en 2017, las fotografías de los resultados suscitaron algunas críticas por el nuevo aspecto del templo, que parecía blanqueado en comparación con su estado anterior. El Departamento de Bellas Artes defendió la obra, afirmando que se hizo cuidadosamente para reflejar el aspecto original del templo.