Ukończył Beloit College w Beloit w Wisconsin.
Zagrał efektowną drugoplanową rolę jednego z trzech braci głównej bohaterki w swoim pierwszym filmie, komedii romantycznej Córka farmera (The Farmer's Daughter, 1947) z Josephem Cottenem i Lorettą Young w rolach głównych. Choć utożsamiany był z westernami, Arness pojawił się także w dwóch filmach fantastyczno-naukowych; zagrał potwora w horrorze Istota z innego świata (The Thing from Another World, 1951), a później walczył z gigantycznymi mrówkami w filmie One! (Them!, 1954). Jego pierwszą główną rolą był Kirk Hamilton, który rozbił się na wulkanicznej wyspie pełnej dinozaurów w filmie przygodowym Two Lost Worlds (1951). Zaprzyjaźnił się z Johnem Wayne, z którym grał w filmach: dramacie szpiegowskim Big Jim McLain (1952), westernie Johna Farrowa Hondo (1953) i dramacie przygodowym Island in the Sky (1953).
Zmarł 3 czerwca 2011 w wieku 88 lat.