13 марта 1938 года была открыта вторая по хронологии линия метро — Арбатско-Покровская. Был построен участок «Улица Коминтерна» — «Курская» и соединён с ответвлением первой линии. Поезда проследовали по новой линии Московского метрополитена от станции «Киевская» до станции «Курская».
После попадания бомбы в тоннель мелкого заложения «Арбатская» — «Смоленская» в 1941году стала очевидной незащищённость этого участка метро. После 1947 года было принято решение о замене этого участка новым, глубокого заложения. Поэтому к 1953 году был построен новый участок Арбатско-Покровской линии «Площадь Революции» — «Киевская», полностью дублировавший старый, при этом участок мелкого заложения «Калининская» (так называлась станция «Улица Коминтерна» с 1946года) — «Киевская» был закрыт и открыт заново лишь в 1958 году в составе Филёвской линии. Арбатский радиус глубокого заложения строился в спешке (строительство заняло два года) и в тайне, и его открытие стало неожиданностью для москвичей.
Станция была открыта 5 апреля 1953 года в составе участка «Площадь Революции» — «Киевская» пятой очереди строительства, после открытия которого (и одновременного закрытия участка «Улица Коминтерна» — «Киевская») в Московском метрополитене стало 38 станций. Тогда же был открыт переход на станцию «Библиотека имени Ленина». В 1958 году Арбатский радиус мелкого заложения был вновь открыт в составе Арбатско-Филёвской линии, и «Арбатская» получила переход на станцию «Калининская» (ныне «Александровский сад»).
В 1980-х годах вестибюль был встроен в новое здание Генерального штаба Министерства обороны СССР (позднее — Министерства обороны РФ). Вход и выход, расположенные на фасаде в сторону Арбата, были перенесены в сторону Воздвиженки. В 1986 году был сооружён переход из центра зала на станцию «Боровицкая».
В 1991 году станцию предлагалось переименовать в «Воздвиженка»
С 18 мая 2006 года по 3 сентября 2007 года вестибюль был закрыт на реконструкцию. К открытию вестибюля были выпущены памятные билеты.
У станции один собственный наземный вестибюль (западный). Первоначально вестибюль был в виде отдельного здания, которое стояло в центре квартала между Воздвиженкой, Знаменкой, Арбатской площадьюи Крестовоздвиженским переулком, в 100 м от наземного павильона станции «Арбатская» Филёвской линии. Арочные входы-выходы располагались на фасаде в сторону