Родился 25 декабря 1918 г. в с. Белогоръе ныне Подгоренского р-на Воронежской обл. в семье крестьянина. Русский.
Окончил 8 классов в Павловске. Работал счетоводом в совхозе «Пробуждение».
В Красной армии с сентября 1938 г. В августе 1939 г. окончил полковую школу младших командиров.
В действующей армии с июля 1941 г. Воевал на Западном, Калининском, Центральном и 1-м Белорусском фронтах. Командир отделения связи 432-го гаубичного артиллерийского полка 18-й гаубичной артиллерийской бригады 6-й артиллерийской дивизии прорыва 47-й армии старший сержант И. Арсеньев под огнем противника только в январе 1944 г. устранил на линии связи 29 повреждений. Вместе со стрелковыми подразделениями переправился через р. Западный Буг, установил связь с дивизионом и обеспечил корректировку огня батарей. В боях по удержанию плацдарма показал образцы мужества и героизма, лично уничтожив до 60 солдат противника.
Звание Героя Советского Союза присвоено 31 мая 1945 г.
В октябре 1945 г. старшина И. Арсеньев демобилизован.
После окончания в 1950 г. Воронежского радиотехникума работал на Уральской базе технического снабжения Глав-госстроя СССР. С апреля 1952 г. был переведен в г. Томск-7 (ныне г. Северск), где работал инженером на Сибирском химическом комбинате. С августа 1955 г. жил в г. Красноярске-45 (ныне г. Зеленогорск), где работал инспектором ЦК профсоюза по технике безопасности на одном из заводов Министерства среднего машиностроения СССР.
Награжден орденами Ленина, Отечественной войны II ст., Красной Звезды, медалью «За отвагу» и другими наградами.
Умер 13 февраля 1984 г. Похоронен в г. Зеленогорске.