Arntzen durchlief sämtliche norwegische Jugendauswahlmannschaften. Sie belegte mit Norwegen den dritten Platz bei der U-17-Europameisterschaft 2011, den dritten Platz bei der U-18-Weltmeisterschaft 2012, den vierten Platz bei der U-19-Europameisterschaft 2013 sowie den neunten Platz bei der U-20-Weltmeisterschaft 2014. Seit 2014 gehört Arntzen dem Kader der norwegischen A-Nationalmannschaft an. Mit der Nationalmannschaft nahm sie an der Europameisterschaft 2014 teil und gewann diesen Wettbewerb. Bei den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro gewann sie die Bronzemedaille. 2016 gewann sie zum zweiten Mal den EM-Titel. Ein Jahr später gewann sie die Silbermedaille bei der Weltmeisterschaft in Deutschland. 2020 gewann sie zum dritten Mal den EM-Titel. Im Turnierverlauf erzielte sie acht Treffer.