Arsavin 2002 május 17-én mutatkozott be az orosz válogatottban, így a 2002-es világbajnokságon, sem pedig a 2004-es Európa-bajnokságon nem vették számításba. Első gólját a nemzeti csapatban 2003 februárjában a románok ellen szerezte, a 2008-as EB-selejtezők alatt pedig már ő volt a válogatott csapatkapitánya.