Um templo budista existia no local de Wat Arun desde o tempo do Reino Ayutthaya. Era então conhecido como Wat Makok, depois da aldeia de Bang Makok na qual foi construído. (Makok é o nome tailandês para a planta Spondias pinnata). Segundo o historiador Príncipe Damrong Rajanubhab, o templo foi mostrado em mapas franceses durante o reinado do Rei Narai (1656-1688). O templo foi renomeado Wat Chaeng pelo rei Taksin quando ele estabeleceu sua nova capital de Thonburi perto do templo, após a queda de Ayutthaya. Acredita-se que Taksin prometeu restaurar o templo depois de passar por ele ao amanhecer. O templo consagrou a imagem do Buda Esmeralda antes de ser transferido para Wat Phra Kaew, na margem oriental do rio, em 1785. O templo estava nos terrenos do palácio real durante o reinado de Taksin, antes de seu sucessor, Rama I, mudar o palácio para o outro lado do rio. Foi abandonado até ao reinado do rei Rama II (1809-1824), que mandou restaurar o templo e elevar o pagode principal para 70 m. A obra foi concluída durante o reinado do rei Rama III (1824-1851).
O templo foi submetido a grandes restaurações durante o reinado do rei Chulalongkorn (Rama V, 1868-1910) e em 1980, antes da celebração do bicentenário da fundação de Banguecoque. Os trabalhos de restauração mais extensos foram realizados entre 2013 e 2017, durante os quais um número substancial de azulejos partidos foi substituído e o reboco de cal foi usado para reabilitar muitas das superfícies (substituindo o cimento usado durante as restaurações anteriores). À medida que os trabalhos se aproximavam do seu fim em 2017, as fotografias dos resultados suscitaram algumas críticas ao novo aspecto do templo, que parecia branco em comparação com o seu estado anterior. O Departamento de Belas Artes defendeu o trabalho, afirmando que foi cuidadosamente feito para refletir a aparência original do templo.