1986 m. susibūręs ansamblis aktyvią koncertinę veiklą pradėjo po metų, atidarius Taikomosios dailės muziejų Vilniuje. Čia ansamblio rengiami koncertai tapo tradiciniai, o jo pavadinimas buvo susietas su muziejaus patalpomis, kuriose XVI–XVII a. buvo laikomi ginklai.
Ansamblis atlieka įvairius kamerinės muzikos kūrinius nuo ankstyvojo baroko iki šiuolaikinių kompozicijų. Repertuaras, kurio pagrindą iš pradžių sudarė XVII–XVIII a. muzika, ilgainiui plėtėsi. 1998 m. „Vilniaus arsenalas“ įrašė pirmąją kompaktinę plokštelę „Muzika Lietuvos dailės muziejaus galerijose“. Pastaruoju metu ansamblis vis daugiau dėmesio skiria XX–XXI a. autoriams.
„Vilniaus arsenalui“ ypač reikšminga šiuolaikinė lietuvių muzika, jo iniciatyva randasi naujų kūrinių. 2001 m. ansamblis pradėjo kūrybiškai bendradarbiauti su iškiliausiais nūdienos Lietuvos kompozitoriais Osvaldu Balakausku, Feliksu Bajoru, Algirdu Martinaičiu, Teisučiu Makačinu, Vidmantu Bartuliu, Jurgiu Juozapaičiu, Mindaugu Urbaičiu, Zita Bružaite, Loreta Narvilaite ir kt. Nuo to laiko ansamblis inicijavo ir atliko daugiau kaip 40 lietuvių kompozitorių premjerų.
2006 m. „Vilniaus arsenalas“ pradėjo įrašinėti kompaktinių plokštelių ciklą „Erdvės ir laiko atspindžiai“, skirtą šiuolaikinei lietuvių kompozitorių kūrybai. 2006–2011 m. išleistos 4 kompaktinės plokštelės su ansamblio inicijuotais šiuolaikinių lietuvių autorių vokaliniais ciklais ir instrumentine muzika, sukurta 2001–2010 m.
Kolektyvas yra daugelio tęstinių projektų, klasikinės ir šiuolaikinės muzikos festivalių dalyvis. Tai – Pažaislio, Medvėgalio, Thomo Manno, Kražių festivaliai, gausybė šiuolaikinės muzikos renginių: festivaliai „Muzikos ruduo“, „Marių klavyrai“, „Permainų muzika“, „Iš arti“, Reinsbergo naujosios muzikos festivalis (Vokietija). Ansamblis aktyviai koncertuoja ir yra surengęs per 1000 koncertų įvairiuose Lietuvos miestuose, Olandijoje, Prancūzijoje, Vokietijoje, Lenkijoje, Latvijoje, Estijoje.
Ansamblio „Vilniaus arsenalas“ atlikėjai - Laima Šulskutė (fleita), Rolandas Romoslauskas (altas), Sergejus Okruško (klavesinas).
