Biografia Arnault è nato a Neuilly-sur-Seine, in Francia, secondogenito di Bernard Arnault e di sua moglie, la pianista franco-canadese Hélène Mercier. Ha due fratelli, Alexandre Arnault e Jean Arnault, ed è fratellastro di Delphine Arnault e Antoine Arnault. Si è laureato all'École Polytechnique in matematica applicata e informatica. Arnault è un pianista dilettante sin dalla sua giovinezza e ha tenuto alcuni concerti.
Carriera Arnault ha iniziato la sua carriera in McKinsey prima di entrare a far parte del Facebook Artificial Intelligence Research, il centro di ricerca sull'intelligenza artificiale di Facebook. Nel 2018 inizia a lavorare in LVMH come direttore della strategia e del digitale di TAG Heuer. Nel 2020 è stato nominato CEO del marchio e durante il suo mandato ha lanciato un rinnovamento dell’immagine puntando su innovazione e sviluppo tecnologico e ha avviato iniziative di riposizionamento verso la fascia alta. Sotto la sua guida l’azienda ha rafforzato inoltre la propria rete di distribuzione diretta e registrato una significativa crescita del fatturato.
Nel gennaio 2024 è diventato amministratore delegato della divisione Watches di LVMH, che comprende i marchi TAG Heuer, Hublot e Zenith; è diventato anche membro del consiglio di amministrazione del gruppo LVMH e vice amministratore delegato di Financière Agache.
Nell'aprile 2025 è stato nominato amministratore delegato del marchio di lusso italiano Loro Piana, con inizio del mandato a giugno.
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