Sein internationales Debüt gab Francesco Arese bei den Europameisterschaften 1966 in Budapest. Sowohl über 800 Meter als auch über 1500 Meter schied er im Vorlauf aus. Bei den Olympischen Spielen 1968 in Mexiko-Stadt erreichte Arese über 1500 Meter das Halbfinale und wurde dort in seinem Lauf Siebter, die ersten sechs erreichten das Finale. Im Jahr darauf stand Arese im Finale bei den Europameisterschaften 1969 in Athen. Er wurde in 3:42,2 Minuten Achter mit über zwei Sekunden Rückstand auf den Gewinner der Bronzemedaille, Henryk Szordykowski aus Polen.