Von 1933 bis 1937 gewann sie fünfmal in Folge die Deutsche Meisterschaft im 100-Meter-Freistilschwimmen. Bei den Schwimmeuropameisterschaften 1934 in Magdeburg belegte sie über 100 Meter Rücken den zweiten Platz hinter der Niederländerin Hendrika Mastenbroek. Über 100 Meter Freistil erreichte Arendt den dritten Platz hinter Willy den Ouden und Mastenbroek. Mit der 4-mal-100-Meter-Freistilstaffel in der Besetzung Ruth Halbsguth, Ingrid Ohliger, Hilde Salbert und Gisela Arendt gewann sie die Silbermedaille hinter den Niederländerinnen. Bei den Olympischen Spielen 1936 unterlag Arendt im Rennen über 100 Meter Freistil nicht nur Mastenbroek, sondern auch der Argentinierin Jeanette Campbell. Die Freistilstaffel mit Ruth Halbsguth, Leni Lohmar, Ingeborg Schmitz und Gisela Arendt gewann Silber hinter den Niederländerinnen. 1939 gewann Gisela Arendt ihren sechsten Deutschen Meistertitel über 100 Meter Freistil.