De origen andalusí, en esta plaza se pueden encontrar edificios de relevancia artística-histórica como la Catedral, el Palacio de los Condes de Puerto Hermoso y el Palacio de Bertemati, en la actualidad Comisaría Nacional de Policía y sede del Obispado respectivamente.
La Plaza del Arroyo es una de las de más amplias de los espacios públicos históricos existentes dentro de las murallas islámicas de la ciudad. Esto se debe a que, en su origen, era una zona de la ciudad que inundaba un arroyo que tenía su nacimiento en la actual basílica del Carmen y, bajando la plaza Peones y la calle Curtidores, se quedaba estacado en la plaza del Arroyo, saliendo del recinto murado por la actual puerta del Arroyo.
El mal olor y la insalubridad, debido a la labor que los curtidores realizaban en la balsa de agua, provocaron que el arroyo finalmente se cubriera en 1598. A partir de esta cobertura la zona pasó a ser una de las zonas más insalubres a una de las más distinguidas.
Con la construcción de la Catedral en 1695 y el acondicionamiento urbano que la zona requería, la plaza de Arroyo pasó a convertirse en uno de las parcelas más elegantes de la ciudad.