L'11 giugno 2007, Arrigoni diventa l'allenatore del Bologna in Serie B portandolo alla promozione in Serie A il 1º giugno 2008. Il presidente felsineo Alfredo Cazzola conferma che, nella stagione di Serie A 2008-2009, l'allenatore del Bologna sarà ancora Arrigoni. La stagione comincia sotto i migliori auspici infatti la squadra espugna il a San Siro per 2-1 alla prima giornata. Ma poi la classifica del Bologna diventa molto critica ottenendo solo 3 punti nelle successive nove partite e dopo la sconfitta sul campo del Cagliari per 5-1, il 3 novembre 2008 l'allenatore viene esonerato con la squadra al penultimo posto.