Во время Отечественной войны 1812 года Арсеньев был полковником лейб-гвардии Конного полка, был ранен при Бородино, за отличие произведён в генерал-майоры. Во время Заграничных походов командовал лейб-гвардии Конным полком и 1-й бригадой 1-й кирасирской дивизии, сражался в Пруссии и Франции, завершив поход в Париже.