Campió de culturisme, fou quatre vegades Mister Universe —un amateur (1967) i tres professional (1968-70)— i set Mister Olympia (19670-75 i 1980). Establert als Estats Units des del 1968, obtingué la ciutadania nord-americana el 1983 sense renunciar a l’austríaca.
Com a actor ha protagonitzat films d’acció com Conan, the Barbarian (1982), de J. Milius; The Terminator (1984) i Terminator 2: Judgment Day (1991), de J. Cameron; Predator (1987), de J.Mc Tiernan; Total Recall (1990), de P. Verhoeven; Eraser, de C. Russell (1996), Batman & Robin, de J. Schumacher (1997) i Collateral Damage, d’A. Davis (2002), i algunes comedies com ara Twins (1988), de J.Mc Tiernan; Kindergarten Cop (1990) i Junior (1994), d’I. Reitman; True lies (1994), de J. Cameron; i Jingle All the Way (1996), de Brian Levant.
Membre del Republican Party, l’octubre del 2003 fou elegit governador de l’estat de Califòrnia. Tot i que el novembre del 2005 patí una severa derrota en ser rebutjades en referèndum cinc propostes de reforma de l’administració estatal que havia impulsat, el 2006 fou reelegit en el càrrec. Durant el seu mandat promogué les energies renovables i la defensa del medi ambient, i es mostrà favorable als matrimonis de persones del mateix sexe. La crisi econòmica comportà una forta davallada de la seva popularitat al final del mandat, que conclogué el gener del 2011. Impedit d’optar a un tercer mandat pel límit legal establert, no es presentà a la reelecció. Posteriorment, mantingué una notable activitat pública en l’àmbit ambiental i institucional, especialment a través de la Schwarzenegger Climate Initiative i de l’USC Schwarzenegger Institute.
Després de deixar el càrrec de governador de Califòrnia, reprengué l’activitat cinematogràfica, amb participació en films com The Expendables 2 (2012), The Last Stand (2013), Escape Plan (2013), Terminator Genisys (2015), Maggie (2015), Aftermath (2017), Killing Gunther (2017) i Terminator: Dark Fate (2019). El 2023 protagonitzà la sèrie televisiva FUBAR, produïda per Netflix, i fou objecte de la minisèrie documental Arnold.