Se tiene ya noticia de este
pueblo cuando el último gobernador almohade de
Valencia, Zayd Abu Zayd, se confederó con Jaime I el Conquistador, renegando de su religión y convirtiéndose al cristianismo.
Hizo un acuerdo de vasallaje en 1229 con Jaime I por el cual el rey de
Aragón le dio permiso para conquistar y poblar cuantos lugares y
castillos consiguiera dentro del territorio musulmán valenciano. En 1232 cuando Abú Zayd y Jaime I ratifican en
Teruel el compromiso adquirido, reconociendo el primero los favores recibidos y la renuncia a todas las rentas que sobre Valencia y su término se habían reconocido en 1229; al rey aragonés se le facilitaba así la toma de Valencia.
Abú Zayd casó a su hija, Doña Alda Fernández, que aportaría probablemente como dote el
castillo, con Don Blasco Eximénez de Tarazona hijo de Eximén Pérez de Tarazona, que estaba al frente de la mesnada aragonesa que constituía la fuerza
militar de Abú Zayd, tras lo cual mudaron su apellido Tarazona en "Arenós".
La repoblación de la baronía de Arenós se hizo con cristianos viejos y procedentes de Aragón. El 8 de agosto de 1317 se otorga carta-puebla o de lugar, disfrutando de franquicias que no tenía todo el término jurisdiccional del castillo.
En 1462 perteneciendo el castillo al Infante Jaime de Aragón, éste fue sitiado y desmantelado por las fuerzas valencianas que llevaron la guerra con dureza a estas tierras, a resultas de lo cual sus gentes se repartieron en diversos núcleos de
casas, uno de ellos, el que constituye el enclave actual de
Puebla de Arenoso. En 1464 el rey Juan II confiscó la Baronía de Arenós, incorporándola a la Corona, pasando posteriormente a pertenecer al Ducado de Villahermosa.
Hasta comienzos del siglo XX fue una próspera población, llegando a alcanzar los 2.000 habitantes. Como tantos otros en en
España durante este siglo, en sucesivas oleadas de emigración se fue despoblando. Actualmente afronta la realidad rural del siglo XXI como otros
pueblos del interior castellonense.
Debido a las subidas y bajadas del nivel de
agua del
pantano de Arenós el terreno sobre el que descansa el pueblo se estaba hundiendo. Por ese motivo la Generalitat Valenciana ordenó las obras de contención del
embalse. Para evitar perder parte del patrimonio el
ayuntamiento hizo desmontar los restos del
puente numerándolos con la intención de reconstruirlo unos kilómetros más arriba.