Центральный стадион Тулы был открыт 29 августа 1959 года на месте стадиона «Пищевик» под названием «Тульские Лужники». За годы своего существования стадион также носил имена «Труд» и «Имени 50-летия Ленинского комсомола». С появлением «Тульских Лужников» статус главной арены Тулы утратил находившийся в кремле стадион «Зенит».
Возводилась спортивная арена методом народной стройки. Автором проекта строительства выступил Андреев, конструкторами — Васильев и Дружинин.
Областная газета «Коммунар» от 15 июня 1958 года писала: «Молодёжь Тулы дружно поддержала инициативу комсомольцев города о строительстве «Тульских Лужников». О своей помощи молодым строителям в этом благородном деле заявили также пожилые рабочие, работницы, служащие многих предприятий города... Коллективы Привокзального района решили заработать для создания спортивного городка 2 миллиона рублей, Центрального района – 1.800 тысяч, Пролетарского – 1.100 тысяч, Зареченского – 700 тысяч, Новотульского – 300 тысяч (речь идет о «старых» неденоминированных рублях)».
29 августа 1959 года состоялось праздничное открытие обновлённого стадиона, в рамках которого прошли соревнования по лёгкой атлетике и футбольный матч тульского «Труда» и московского «Фили», завершившийся вничью — 1:1. На следующий же день у стадиона состоялся дебют и на международном уровне — местный «Труд» принял сирийский «Ахли-Истиклял». Игра завершилась с тем же счётом.
В сентябре 1962 года появилась малая арена («колизей») для волейбола, баскетбола и хоккея с трибунами на 3 тысячи мест. 15 января 1966 года открылся легкоатлетический манеж.
В 1960 году здесь прошла матчевая встреча легкоатлетов РСФСР, Украины, Москвы и Ленинграда, в которой участвовали ведущие спортсмены СССР. В ходе легкоатлетического матч СССР — Польша, где выступали Ирина и Тамара Пресс, Пётр Болотников, Валерий Брумель, Эльжбета Кшесиньская, были установлены 2 мировых рекорда, 2 рекорда СССР и 6 рекордов ПНР.
В 1965 на стадионе впервые прошли показательные выступления по парашютному спорту. Прыжок на поле центрального стадиона стал 1601-м в карьере рекордсменки СССР Светланы Власовой.
10 июля 1966 состоялся первый в истории Тулы матч по регби. Чемпион СССР московский МАИ победил чемпиона Чехословакии пражскую «Славию» — 11:3. 4-17 июля стадион принял более 2 тысяч участников V Всероссийских студенческих игр.
21 июня 1967 на главной арене прошёл волейбольный матч сборных РСФСР и Румынии. Россияне выиграли 3:1, зрители заполнили всю западную трибуну.
В 1970 году состоялась первая официальная футбольная встреча тульской команды «Металлург» с клубом из высшей лиги ташкентским «Пахтакором» в рамках 1/16 финала Кубка СССР, в которой не было забито мячей — 0:0.
30 июля 1971 года состоялась первая встреча «Металлурга» с зарубежным профессиональным клубом — «Саутенд Юнайтед». Туляки одержали победу со счётом 2:1.
В конце 1990-х годов стадион был полностью реконструирован для соответствия требованиям УЕФА. Среди обновлений стадиона: цветное телевизионное табло, газон швейцарской фирмы Motomatik, системы подогрева и автополива, новые мачты освещения и прожектора, пластиковые кресла. Кроме того, над южной трибуной был достроен козырёк, и все трибуны оказались защищены от осадков. Изменились и подтрибунные помещения. Раздевалки были отделаны по европейским стандартам.
5 августа 1996 года в первом матче после реконструкции тульский «Арсенал» разгромил «Энергию» из Чайковского — 5:2.
В 1997 году центральный стадион «Арсенал» впервые принял чемпионат России по лёгкой атлетике, который здесь впоследствии проходил неоднократно, как и международный турнир «Мемориал братьев Знаменских».
30 октября 1997 года впервые под эгидой УЕФА в Туле прошёл официальный матч юношеских сборных России и Югославии, исходом которого стала ничья — 2:2.
19 мая 1999 года на центральной тульской арене впервые сыграла главная сборная страны в товарищеском матче против сборной Белоруссии — 1:1.
Последние на сегодняшний день международные встречи состоялись 8 и 10 июля 2008 года, когда юношеская сборная России провела два товарищеских матча против турецких сверстников (0:1 и 3:1).
В советские и российские годы центральный стадион был местом проведения в основном матчей главной команды мастеров Тулы. Областные коллективы проводили игры на своих аренах. Центральный стадион регулярно принимал финалы Кубка области.
В 1995-96 годах тульский «Луч» принимал на центральной арене соперников по третьей лиге. В 90-2000-е годы на стадионе «Арсенал» проводили домашние матчи областных турниров тульские «Центргаз» и «Сфера».
