Arnouville a porté différents noms : Arnoni villa au IXe siècle, Arnonvilla, Villa Ermain au Xe siècle et Emonvilla. Durant le XIe siècle, le village d'Arnouville était un de ces lieux qui portaient le nom de celui qui possédait le principal domaine. À cette époque, le possesseur devait s'appeler Ermenoldu ou Ermenoldis, nom teutonique ou franc : le village avait alors pour nom Ermenouville, Ermenovilla au XIIe siècle, Ermenolvilla en 1124, Hermenovilla en 1251, Ermenovilla juxta Gonessiam au XIIIe siècle, puis Hermenonisvilla. Au XVe siècle, Ermenouville formait une seigneurie importante qui fut ensuite érigée en comté au milieu du XVIIIe siècle, en faveur de Jean-Baptiste de Machault (1701-1794), contrôleur des finances de Louis XV (1710-1774). À cette époque, le seigneur de Machault, soucieux dit-on d’avoir un village coquet près du château qu’il voulait faire élever, fit établir par un architecte un plan qui fut celui d'une petite ville. Une fois les grandes rues rectilignes tracées, il aurait ensuite invité les habitants à démolir leurs bâtisses et à les reconstruire le long des nouvelles rues, sur les emplacements qui leur attribuait. C’est à ce moment, en 1757, qu’Ermenouville devint Arnouville, avec pour vocation de servir Paris ; par ses minotiers, ses blanchisseries et ses moulins. Arnonville en 1794, la commune est rebaptisée Arnouville en 1801 puis Arnouville-lès-Gonesse en 1843. Au début du XXe siècle, elle s’industrialisa. Grâce à son argile, une briquetterie y vit le jour. Le 8 juillet 2010, le Premier Ministre autorise le changement de nom de la commune : Arnouville redevient le nom officiel de la commune. Les armes de la ville sont les armes des Comtes de Machault, placées sur l’ancien portail du château : "d’argent à trois têtes de corbeau de sable arrachées de gueules". Arnouville compte trois monuments historiques sur son territoire : le château, la fontaine et l'église Saint-Denys.
Arnouville est jumelée avec Miltenberg depuis 1982. Les Arméniens exterminés à partir de 1915 dans l'Empire ottoman débarquent à Marseille au tout début des années 1920. De nombreuses familles remontent la vallée du Rhône jusqu'à Paris. Les premiers Arméniens arrivent à Arnouville à partir de 1922. Ils venaient d’Anatolie, des villes : Amasya, Afyon ou de grandes villes comme Istanbul, Ankara, Kütahya. Ils s’installèrent dans le quartier de la Fosse aux poissons et s’orientèrent vers des activités commerciales et artisanales.
