A fundación da vila poderíase remontar ao século XII. Aparece citado por primeira vez nun documento do Arquivo Diocesano de Zamora do ano 1254 co nome de Arcinielas. O seu contido relata a permuta dunhas terras que o Bispo de Zamora Pedro I realiza con Monio Sánchez, dándolle unha terra que din de Santiago en Arcenillas, outra na veiga entre Moraleja e Arcenillas, e outra máis "á vez do pedazo de Pedro de Galego"; mentres que o Bispo recibe unha terra que chaman "As Mangas" na estrada de Villaralvino (enténdase Villaralbo), ademais de dúas terras que que saen á Lagoa e outra no Peso. Todos estes topónimos mantéñense na actualidade. Ademais de noutros tantos documentos do anterior Arquivo, o nome de Arcinielas aparece nas diversas versións conservadas do Foro de Zamora.
Nos séculos XV e XVI a principal industria e foco de desenvolvemento do pobo foi a fabricación de panos, estando asentados na vila varios xastres, pelaires e tundidores. Por aquel entón, Arcenillas contaba máis de 500 habitantes, cifra que baixou nos séculos posteriores pola decadencia do negocio dos panos e polas crises demográficas debidas a epidemias.
Nos primeiros anos da segunda metade do século XVIII realizouse unha proba piloto do Catastro do Marqués da Ensenada. Coa invasión napoleónica, as forzas francesas invasoras levaron todo o ouro e a prata da parroquia, aínda que ao final da guerra se puido recuperar.
A historia do século XX pódese seguir a través do Arquivo Municipal, que na actualidade está a ser organizado e inventariado.
Na actualidade a poboación está a ascender debido á construción de varias urbanizacións de chalés.
