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 "Арадо флюгцойгверке".

Конструкторское бюро "Арадо" под руководством Блюма (Вальтер Ретхель - создатель всех предыдущих истребителей "Арадо" - ушел в "Байерише флюгцойгверке") 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 "Кестрел-VI", ранее стоявший на Аr.67а. 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 "Кестрел-V" мощностью 695лс на взлете и 640лс на высоте 4300м с деревянным винтом фиксированного шага.

Испытания Аr.80-V2 с двигателем "Кестрел" были совершенно разочаровывающими. Масса конструкции самолета была чрезмерной - пустой вес был 1631кг или на 16% больше расчетного. Как следствие при нормальном взлетном весе в 2100кг мощности двигателя явно не хватало. Одновременно значительно выше расчетного оказалось и аэродинамическое сопротивление. В результате максимальная скорость на высоте 4000м едва достигала 410км/ч. 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. "Арадо" рассчитывала, что установка винта изменяемого шага позволит повысить максимальную скорость до 422км/ч на высоте 4000м, 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-VЗ (D-IРВМ) была закончена. овый самолет имел меньший вес за счет отказа от "перевернутой чайки" в пользу прямого крыла. Аr.80-VЗ был оснащен двигателем Jumo-210С и винтом фиксированного шага. В 1937 году самолет получил закрылки Фаулера, которые планировалось устанавливать на последующих самолетах "Арадо" (Аr.198 и Аr.240). Позже самолет получил вторую кабину для наблюдателя и в таком виде использовался с 1938 года.