1936 startete Arne W. Pedersen bei den Olympischen Spielen in Berlin und wurde Fünfter im 1000-Meter-Zeitfahren, in der Mannschaftsverfolgung wurde er mit seinem Team als 8. klassiert. Als Amateur startete er für den Verein DBC Kopenhagen. Zweimal nahm er an der Deutschland-Rundfahrt teil: 1938 wurde er Sechster der Gesamtwertung.