Arsavin nevelőklubjában, az orosz Zenitben kezdte profi pályafutását, majd 2009-ben rekordösszegért, 15 millió fontért szerződtette az angol élvonalban szereplő Arsenal. Akkoriban ő volt az „ágyúsok” legdrágább játékosa.
Az angliai kitérő után előbb kölcsönbe (2012), majd véglegesen (2013) visszatért korábbi sikerei helyszínére, Szentpétervárra. Teljesítménye azonban visszaesett, második zenites időszakában csak hatszor volt eredményes 45 mérkőzés alatt, és kikerült az orosz válogatottból, amelyben 75-ször szerepelt, és 17 gólt szerzett.
A támadó a 2015–2016-os idényt már a Kubany Krasznodarral kezdte, amelynél csak nyolcszor kapott lehetőséget, így februárban közös megegyezéssel szerződést bontottak a felek.
Könnyen lehet, hogy a 34 éves Arsavin Kazahsztánban fejezi be profi karrierjét. A Kajrat Almatinál van egy magyar légiós is, a futsalcsapat tagja Dróth Zoltán.