Arsjavin debuterade för Rysslands landslag 17 maj 2002 i en match mot Vitryssland. Han gjorde sitt första landslagsmål i en vänskapsmatch mot Rumänien 13 februari 2003. Han var kapten i landslaget under en match i kvalspelet mot Estland till EM 2008. Arsjavin fick sitt stora internationella genombrott genom sina insatser i EM 2008. Han var avstängd i de två första gruppspelsmatcherna under EM 2008 på grund av regelbrott i EM-kvalet. Han gjorde totalt två mål på tre matcher (inklusive kvarts- och semifinal).