Arai vant en olympisk sølvmedalje i svømming under OL 1928 i Amsterdam. Han var med på det japanske laget som kom på andreplass på 4 x 200 meter fri bak USA, som vant med tiden 9.36,2 som var ny verdensrekord. De andre på laget var Tokuhei Sada, Katsuo Takaishi og Hiroshi Yoneyama. Arai deltok også på både 400- og 1500 meter fri men kvalifiserte seg ikke til finalen..