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Según Koldo Mitxelena, el topónimo se compone de tres elementos: areitz o aretx, «roble» en los dialectos occidentales del euskera (aunque antiguamente tuvo un significado más amplio, «árbol»); zabal, «ancho»; y el sufijo -eta, que indica lugar. Se traduciría como «sitio de robles anchos» o «lugar de árboles anchos». La Wikipedia en euskera matiza que zabal no ha de entenderse como adjetivo sino como nombre, «zabaldia» u «ordokia» (llanura): «el lugar de la llanura donde hay robles».
El nombre se documenta por primera vez como Areyzchavaleta a finales del siglo XV; en documentos del siglo XVI aparecen Arechaualeta y Arachavaleta, y la forma castellana se ha escrito después con v. Tradicionalmente se transcribió Arechavaleta; en 1980 el ayuntamiento adoptó oficialmente Aretxabaleta, adaptación a la ortografía moderna del euskera, publicada en el BOE en 1989 y hoy única denominación oficial. En el habla local se usa la forma sincopada Atxabalta, que nunca se ha oficializado.
El rastro de población más antiguo es el túmulo neolítico de Urtao, y hay cuevas de la Edad del Bronce en los montes. Las primeras menciones de la localidad son del siglo X, cuando formaba parte del valle de Léniz junto con Escoriaza, Mondragón y Salinas de Léniz; Arrasate abandonó el valle en 1260 y Salinas de Léniz, en 1331.