В начале 1934 года операционный штаб люфтваффе закончил разработку концепции одноместного цельнометаллического истребителя-моноплана, на основе которой Технический департамент выдал спецификации для выбранных контрагентов, включая «Arado Flugzeugwerke».
Конструкторское бюро Arado под руководством Блюма (Вальтер Ретхель – создатель всех предыдущих истребителей Arado – ушел в «Bayerische Flugzeugwerke») не имело никакого опыта ни в работе с цельнометаллическими конструкциями, ни в проектировании убирающегося шасси. В результате было решено остановиться на неубирающимся шасси, полагая, что возросшее аэродинамическое сопротивление будет компенсироваться сокращением общего веса за счет отказа от механизма уборки и отсутствия вырезов под ниши шасси в конструкции крыла. Шасси было хорошо закрыто обтекателями, а высота стоек была сокращена за счет применения конфигурации крыла типа обратной чайки. Однако, из-за ошибок в расчетах самолет оказался перетяжеленным, что съело всю экономию в результате отказа от убираемых стоек шасси.
Аr.80 имел однолонжеронное крыло с металлической обшивкой сверху и тканевой снизу. Из-за отсутствия опыта работы с цельнометаллическими монококовыми конструкциями фюзеляж был выполнен в виде сварной фермы из стальных труб к которым в носовой части крепились съемные панели из легкого сплава, а хвостовая образовывалась клепанными металлическими полосами. Первый опытный Аr.80-V1 имел двигатель «Kestrel VI», ранее стоявший на Аr.67A. Истребитель поступил на испытания в начале весны 1935 года. К несчастью, при полете на малой высоте пилот потерял управление и врезался в землю, самолет был списан. Второй Аr.80-V2 (D-ILOH), ожидавший в то время поставки двигателя Jumo-210, был в результате аварии первого самолета закончен с двигателем «Kestrel V» мощностью 695 л.с. на взлете и 640 л.с. на высоте 4300 м с деревянным винтом фиксированного шага.
Испытания Аr.80-V2 с двигателем «Kestrel» были совершенно разочаровывающими. Масса конструкции самолета была чрезмерной – вес пустого самолета составил 1631 кг или на 16 % больше расчетного. Как следствие при нормальном взлетном весе 2100 кг мощности двигателя явно не хватало. Одновременно значительно выше расчетного оказалось и аэродинамическое сопротивление. В результате максимальная скорость на высоте 4000 м едва достигала 410 км/час. В начале 1936 года Аr.80-V2 был переоснащен на двигатель Jumo-210С, но это только несколько улучшило высотные характеристики, а скороподъемность и скорость у земли даже снизились. Arado рассчитывала, что установка винта изменяемого шага позволит повысить максимальную скорость до 422 км/час на высоте 4000 м, но после полетов Аr.80-V2 в испытательных центрах Травемюнде и в Рехлине стало ясно, что никакого смысла продолжать работу над истребителем нет.
К этому времени сборка третьего опытного самолета Аr.80-V3 (D-IРВМ) была закончена. овый самолет имел меньший вес за счет отказа от «перевернутой чайки» в пользу прямого крыла. Аr.80-V3 был оснащен двигателем Jumo-210С и винтом фиксированного шага. В 1937 году самолет получил закрылки Фаулера, которые планировалось устанавливать на последующих самолетах Arado (Аr.198 и Аr.240). Позже самолет получил вторую кабину для наблюдателя и в таком виде использовался с 1938 года.