Археологические исследования подтвердили, что город Бухара возник в южной части долины Зеравшана, где река разделяется на несколько рукавов. Город был построен на болотистой равнине, а теперь над этим местом возвышается массивный искусственный холм — Арк, который является частью городской цитадели.
По мнению учёных, Арк изначально представлял собой укреплённую усадьбу, которая со временем разрасталась и укреплялась. В V–VI веках цитадель уже была настолько большой, что превратилась в мощную крепость с двумя воротами — на западе и на востоке.
Согласно легенде, Бухара была основана мифическим героем Сиявушем. Его могила, как полагают, находится у восточных ворот Арка. По преданию, Сиявуш влюбился в дочь местного правителя, но царь поставил условие: он выдаст дочь замуж за юношу, если тот построит дворец, который поместится на шкуре быка. Сиявуш выполнил условие: он обрезал шкуру и выложил из её кусочков прямоугольник, на котором и построил крепость. Так и возник Арк.
В VII веке цитадель была перестроена, и в ней был построен новый дворец. По словам согдийского историка Наршахи, план дворца был построен с использованием магических знаний и повторял форму созвездия Большой Медведицы. Рядом с дворцом были построены здания для канцелярий, казнохранилище, тюрьма и храм.
За западными воротами Арка располагались возделанные земли и сады, а также более двух тысяч укреплённых замков и сотни загородных усадеб, которые также были укреплены и мало чем отличались от замков. Ворота выходили на площадь, которая называлась Регистан, что означает «Песчаная». Восточные ворота, которые впоследствии были разрушены, выходили на шахристан — окольный город.
В средние века в Арке жили и работали Рудаки, Авиценна и Омар Хайям. Здесь также находилась уникальная библиотека, о которой Авиценна писал: «Я нашёл в этой библиотеке такие книги, о которых не знал и которых не видел больше никогда в жизни. Я прочитал их, и мне стало ясно место каждого учёного в своей науке. Предо мною открылись ворота в такие глубины знаний, о которых я и не догадывался».
Крепость неоднократно подвергалась разрушениям и восстанавливалась. Например, к 1220 году крепость была разрушена уже в пятый раз. Последний раз Арк был захвачен в ходе гражданской войны во время осады Бухары в 1920 году под командованием М. В. Фрунзе. Эмир бежал из горящего города в Афганистан, а Бухарский эмират был ликвидирован.
Сейчас Арк частично восстановлен, и внутри него находятся музеи.