Konstantin Ivanovich Arséniev nació en el pueblo de Mirojanovo, en la provincia de Kostroma, en una familia de un sacerdote ortodoxo. En 1799 y 1806 estudió en el seminario, después de lo cual se trasladó a San Petersburgo. En 1810 se graduó del Instituto Pedagógico y se quedó allí a enseñar latín y geografía.

En noviembre de 1812, Arséniev llegó a Petrozavodsk junto con profesores y estudiantes del instituto, evacuados de la capital debido a la Guerra Patriótica. Allí estudió la historia de las fábricas mineras de Olonets.

En 1820, Arséniev se convirtió en miembro de la logia de San Petersburgo "Mijaíl el Elegido". En 1819 fue nombrado profesor adjunto de la cátedra de geografía y estadística de la Universidad de San Petersburgo, pero dos años después fue despedido debido a sus opiniones liberales. Runich, al revisar las conferencias de Arséniev, encontró "lugares perjudiciales" y suspendió su lectura. Arséniev enfrentaba graves consecuencias, pero fue salvado por el patrocinio del gran duque Nicolás Pavlovich. Continuó enseñando en la Escuela de Ingenieros y en la Escuela de Artillería Mijailovskaya y dedicó su "Historia de los pueblos y repúblicas de la Antigua Grecia" al emperador.

En 1824 y 1828, Arséniev fue editor de la Comisión para la Elaboración de Leyes. Desde 1828 hasta 1837, enseñó estadística, geografía e historia al futuro zar Alejandro II, lo acompañó en un viaje por Rusia y abogó por A. I. Herzen. Durante este tiempo, Arséniev también dirigió el comité estadístico del Ministerio del Interior y publicó el trabajo "Esbozos estadísticos de Rusia". Fue consejero secreto y enseñó en la Escuela Reformista.

En 1845, Arséniev se convirtió en uno de los fundadores de la Sociedad Geográfica Rusa. En 1853 se retiró. En junio de 1864, estando gravemente enfermo, se trasladó a Petrozavodsk con su hijo mayor, Y. K. Arséniev, quien era gobernador de Olonets, y vivió con él hasta su muerte el 29 de noviembre de 1865. Fue enterrado en la catedral de la Elevación de la Cruz en Petrozavodsk.