Criado, antes, com o nome Real Trem de Guerra, por Carta Régia de Dom João VI em 1818, o Arsenal de Guerra foi destinado a um estabelecimento militar para o conserto e fabricação de armas. Teve iniciada a construção em 1819, durante o governo do 9° e último Capitão General de Mato Grosso, Francisco de Paula Magessi Tavares de Carvalho, vindo a concluir-se em 1832, quando foi inaugurado.
Em 15/11/1831 por determinação de lei foi criado o Arsenal de Guerra da Província de Mato Grosso. O edifício foi posteriormente ampliado e adaptado para funcionamento do Arsenal de Guerra e os varandões dos flancos foram construídos em 1848.
O Arsenal de Guerra foi tombado como patrimônio histórico da capital mato-grossense, em 1984. Cinco anos mais tarde, foi entregue ao Sesc.
A instituição promoveu reformas, que duraram até 2001. Atualmente, o centro cultural Sesc Arsenal conta com teatro, salão social, galeria de arte e salas de dança e cinema. O local também possui uma biblioteca e espaços para o ensino e a prática de música.
