Здание кремлевского арсенала (цейхгауза) строилось с перерывами более тридцати лет, став одним из крупнейших сооружений Москвы 1-й половины XVIII века. Сам Петр I выполнил его схематический чертеж, который послужил дальнейшим руководством для строителей. Возведением Арсенала руководил каменных дел мастер Х. Конрад, при котором в качестве «надзирателей» (наблюдателей или представителей заказчика) состояли живописцы Оружейной палаты Иван Салтанов и Михаил Чоглоков.
Корпуса Арсенала, сгруппированные вокруг внутреннего двора, представляют в плане трапецию. Гладкие стены, прорезанные высокими двойными окнами, скупо украшены орнаментом. Первоначально здание имело высокую кровлю с переломом. Первый рустованный этаж был расписан «под бриллиантовый руст», а карнизы венчались декоративными «гребнями». Главный въезд со стороны Сенатской площади оформлен в виде барочного двухъярусного портика; аналогично решен въезд со стороны торцевого фасада.
Арсенал сильно пострадал от взрыва в 1812 году. При восстановлении здания в его оформление была введена военная арматура, лепные фризы и другие элементы, типичные для русской архитектуры позднего классицизма.