Король любив військову справу і мріяв про новий хрестовий похід європейських держав проти турків. У  цьому поході провідна роль мала належати Львову, де повинно було збиратися військо. Цьому і завдячує спорудження 1639 року під керуванням найвідомішого львівського фортифікаційного інженера і полководця Павла Гродзіцького Королівського арсеналу. Як і Міський арсенал, Королівський був прибудований до оборонного Високого муру і входив до системи міських фортифікацій. Арсенал служив для зберігання запасів міської зброї, тут також відливали церковні дзвони. Королівський арсенал привертає увагу своїм ясним та оптимістичним виглядом, про його призначення нагадують лише жерла двох гармат, вмонтовані над входом. Особливо мальовничою виглядає будівля Королівського арсеналу з боку подвір’я  – як чудовий зразок ренесансного цивільного будівництва. Але планування подвір’я мало також і суто практичну оборонну мету: у разі штурму це була пастка для тих, хто увірветься до двору, бо кожен його куточок прострілюється з вікон.

Арсенал виконував свої безпосередні функції до 1939 року.

Наприкінці того ж року тут облаштували Обласний державний архів, де зберігаються цінні історичні документи.