W 1956 roku Arnaldo Pambianco wystartował na igrzyskach olimpijskich w Melbourne, gdzie był czwarty w drużynowej jeździe na czas oraz siódmy w wyścigu ze startu wspólnego. Na rozgrywanych rok później mistrzostwach świata w Waregem zdobył srebrny medal w wyścigu ze startu wspólnego amatorów. W zawodach tych wyprzedził go jedynie Belgia Louis Proost, a trzecie miejsce zajął Holender Schalk Verhoef. Był to jednak jedyny medal wywalczony przez Pambianco na międzynarodowej imprezie tej rangi. W 1961 roku zwyciężył w klasyfikacji generalnej Giro d’Italia, a rok wcześniej był siódmy. W 1960 roku siódme miejsce zajął także w Tour de France. Jako zawodowiec startował w 1957-1966.