Arnesen fikk på 1860-tallet vite om funnene av helleristninger ved Tanum i Bohuslän, og fikk for seg at det kanskje kunne finnes liknende lokaliteter i Østfold. Han begynte å lete ute i terrenget på en systematisk måte. I 1869 tilbrakte han sommeren på feltarbeid sammen med Anders Lorange. Allerede i 1871 kunne han sende en håndskrevet innberetning med egne tusjtegninger til Universitetets Oldsaksamling, han hadde da registrert 144 hittil ukjente helleristningsfelt. I 1877 var antallet kommet opp i 200.