L'île a été visitée par une expédition royale française (1770-1771) composée de Durosland, commandant du brick Heure du berger et de la Biolière, commandant du brick Étoile du matin. Elle a été nommée un peu plus tard en l'honneur du baron d'Arros, amiral à l'Académie royale de marine et qui a commandé « La Royale » basée à l'île de France entre 1770 et 1771.
Entre 1975 et 1998, l'île appartient au prince iranien Shahram Pahlavi-Nia (fils d'Ashraf Pahlavi et d'Ali Qavam). Liliane Bettencourt aurait acheté l'île, le 16 février 1999. Cette transaction de 18 millions d'euros aurait été en fait indirecte car l'île appartient depuis 1975 à D'Arros Land Establishment, une société d'investissement basée au Liechtenstein. Le montage financier intéresse la police française dans le cadre de l'affaire Woerth-Bettencourt (soupçons de fraude fiscale). Patrice de Maistre, gestionnaire de fortune de Liliane Bettencourt, indique pour sa part que, à sa connaissance, « [...] l'île d'Arros [...] été achetée en 1997 avant [qu'il ne soit] là et sans [qu'il] connaisse la structure de la société qui la détient » et que Liliane Bettencourt n'en serait que locataire. Patrice de Maistre confirme par la suite que Mme Bettencourt est bien la propriétaire de l'île et qu'elle a ensuite transféré cette propriété en 2006 à la Fondation pour l'équilibre écologique, esthétique et humain créée par elle au Liechtenstein et présidée par l'avocat fiscaliste Fabrice Goguel. À la mort de la milliardaire, l'île sera dévolue à François-Marie Banier et à trois associations médicales (Orvacs, Solthis et Crepats), toutes trois fondées par le couple de professeurs de médecine Gilles Brücker – exécuteur testamentaire de Liliane Bettencourt – et Christine Katlama.
Fabrice Goguel, président de la Fondation pour l'équilibre écologique, esthétique et humain, propriétaire légal de l'île depuis décembre 2006, précise, le 20 juillet 2010, dans Le Figaro, que Liliane Bettencourt s'acquitterait d'un loyer de 750 000 USD annuels pour la jouissance de l'île, et que François-Marie Banier et son compagnon Martin d'Orgeval, ainsi que les trois associations à but médical, ne seraient susceptibles d'être « bénéficiaires » de la fondation — c'est-à-dire de se voir transférer la propriété de l'île — que si la fondation venait à « manquer de ressources pour mener à bien la mission qui lui a été fixée ».