Tak diungkapkan berapa lama durasi kontrak yang diteken Welbeck maupun detail lain dari kesepakatan pemain berusia 28 tahun itu.
Setahun lalu, Watford menyatakan tertarik mendatangkan Welbeck, namun mundur setelah Arsenal menyematkan banderol 8 juta poundsterling.
Baca juga: Everton resmi datangkan Moise Kean dari Juventus
Baca juga: Guardiola: Saingan City di Liga Inggris bukan cuma Liverpool
Di Watford, Welbeck bakal bertemu dengan dua mantan rekannya di Manchester United yakni Craig Cathcart dan Tom Cleverley.
"Saya tahu beberapa pemain dan mereka tak bisa menahan diri untuk memuji tim ini," kata Welbeck.
"Selain melawan mereka saya suka menonton pertandingan Watford di televisi dan saya merasa ini tempat yang tepat untuk terus berkembang," kata dia.
We're delighted to confirm the signing of @England international @DannyWelbeck on a free transfer ???? pic.twitter.com/5S1Lcx7u1C
— Watford Football Club (@WatfordFC) August 7, 2019
Kendati resmi putus kontrak dari Arsenal akhir Juni 2019, Welbeck terakhir kali tampil untuk klub London itu pada November 2018 dalam penyisihan grup Liga Europa melawan Sporting Lisbon yang berakhir dengan cedera pergelangan kaki.
"Sekarang saya sangat fokus dan berada dalam kondisi terbaik," ujar Welbeck. "Saya tahu saya masih bisa unjuk kebolehan di Liga Premier."
Baca juga: Burnley tertarik boyong Drinkwater dari Chelsea
Baca juga: Coutinho tolak dipinjamkan ke Tottenham
Didatangkan Arsenal dari Manchester United pada 2014, Welbeck mencatat 32 gol dari 126 pertandingan pada semua kompetisi.
Welbeck telah mengoleksi 16 gol dalam 42 penampilan bersama timnas Inggris, termasuk menjadi bagian skuat Gareth Southgate dalam putaran final Piala Dunia 2018.
Ia menjadi rekrutan kedua Watford musim panas ini setelah bek Craig Dawson dari West Bromwich Albion.
Watford juga sudah sepakat membeli Joao Pedro dari Fluminense sejak setahun lalu, namun remaja Brasil itu baru tiba Januari 2020.
Baca juga: Bournemouth pinjam pemain muda Harry Wilson dari Liverpool
Baca juga: Kapten Arsenal Koscielny akan gabung ke Bordeaux