A primeira habitação registrada em Arles foi pelos gregos-fenícios no século 6 aC – a cidade era originalmente chamada Theline. No século I a.c, a região ficou sob a legislação dos romanos. E foi em 102 a.c. que Gaius Marius começou a construir o Fossae Marianae, um canal paralelo ao rio Rhône, de Arelate (Roman Arles) até o mar. Durante este período, Arles tornou-se uma das cidades mais prósperas da França através de seu comércio como porto comercial.

No século 1 d.C., Júlio César anexou Arles ao seu império, tornando-se a capital da Provença romana e usando seus estaleiros para construir navios de guerra na luta contra Massalia. Durante quatro séculos, a cidade prosperou como um importante centro comercial e foi durante esse tempo que o Anfiteatro, o Teatro Antigo e o Themas de Constantino foram construídos (eles ainda permanecem hoje), marcando um pináculo da longa e interessante história de Arles. Como o Império Romano entrou em colapso durante o século 5, Arles entrou em declínio.

Entre os séculos V e IX, Arles foi pego em uma série de invasões dilapidadas por visigodos, bárbaros e sarracenos e permaneceu uma cidade em declínio. No século XII, a região tornou-se o reino de Arles sob o domínio de Rodolfo II e a cidade recapturou parte de sua antiga glória como capital desse novo estado independente. Em 1521, Arles foi permanentemente ligado ao Comté de Provence e, eventualmente, tornou-se parte da França.

Nos séculos XVII e XVIII, Arles tornou-se um importante ponto de entrada para imigrantes vindos do norte da África e foi durante esse período que muitas das casas que hoje caracterizam a cidade foram construídas.

Em 1888, o artista Vincent Van Gogh chegou a Arles e permaneceu por mais de um ano. Nesta época ele produziu mais de 200 pinturas incluindo A Noite Estrelada, Café de Nuit e a Serie Girassóis, sendo o quadro mais celebre Doze Girassóis numa Jarra. Infelizmente, muitos dos lugares que Van Gogh visitou e pintou foram destruídos durante os bombardeios na Segunda Guerra Mundial.