История освоения района начинается в глубокой древности.
Археологические находки позволяют установить, что ещё в конце II тысячелетия до н. э. в этих местах жили племена-носители кобанской культуры.
По долине Большого Зеленчука через современный Архыз и далее в долину Большой Лабы через перевал Пхия, затем через перевал Санчаро в Псху, и наконец через Доу в долину Гумисты проходил древний торговый путь, связывающий Северный Кавказ с побережьем Чёрного моря в Диоскуриаде (Сухум). Более того, этот путь являлся фрагментом Великого Шелкового пути из Китая через Среднюю Азию к Чёрному морю и далее в Европу.
Больше всего памятников оставили после себя аланы, которые жили здесь с начала I тысячелетия до 1396 года, когда через Кавказ прошлась шквалом конница Тамерлана. В IV веке на Кавказ вторглись гунны, захватившие аланское государство. На территории Архыза находилась столица Алании — Маас (Нижне-Архызское городище).
Во времена существования аланского государства Архыз стал одним из центров раннего христианства. Здесь остались остатки крупного средневекового Нижне-Архызского городища, на территории которого сохранились три христианских храма. Они были построены мастерами византийской школы в середине X века, за несколько десятилетий до возникновения первых христианских культовых сооружений в Древней Руси. На другом берегу реки Большой Зеленчук открыт наскальный образ Христа Спасителя, созданный в X веке.
На стене «Северного» храма в 1802 году посетивший Нижний Архыз майор Потёмкин обнаружил образ Николая Чудотворца и надпись на греческом языке «Святой Николай Покровителя Аспе». Также возможно, что «Аспе» и есть название аланской столицы.
В XIV веке, вследствие изменений климата, лавины стали представлять серьёзную угрозу для жителей посёлка. До сих пор в районе Архыза, в урочище «Старое жилище», видны остатки мощных заградительных сооружений. Но после эпидемии чумы, разразившейся в это время, долина была оставлена.
Современное освоение долины началось в начале XX века. Основанный здесь в 1922 году небольшой карачаевский посёлок получил название — «Старое жилище», но название не привилось и несколько лет спустя посёлок начали называть Архызом.
В годы Второй мировой войны Архыз стал местом ожесточённых боёв за горные перевалы, ведущих в Закавказье. После войны часть района (долина реки Кизгыч) была включена в состав Тебердинского государственного заповедника.