Святитель Арсений, епископ Тверской, по свидетельству церковного предания, родился в г. Твери. Год его рождения и имена родителей неизвестны. Воспитан он был в благочестии и страхе Божием. Рано потеряв родителей и оставшись наследником богатого имения, он обратил дом свой в приют для странных и бедных, чем навлек на себя поношение сродников. Отчаявшись одолеть «вражду и брань многу», юноша решил расстаться с миром и молил Господа указать путь. Услышав во сне голос, звавший его в Киев, тайно оставил юноша город Тверь и отправился в Киево-Печерскую обитель, где и принял пострижение. Добродетельный и трудолюбивый инок, который «от юности благонравием Христу усвоися», сведущий в церковном уставе, обратил на себя внимание проживавшего тогда в Киеве митрополита Киприана, будущего святителя Московского (+ 1406; память 16 сентября). Святитель Киприан полюбил инока Арсения и приблизил к себе, посвятив в сан иеродиакона. Когда святитель Киприан занял престол московской митрополии, он взял с собой в Москву и святого Арсения. Святой Арсений был у Владыки архидиаконом, ему было также поручено письмоводство, он занимался всеми делами, относившимися к внутреннему устроению митрополии.
В то время в Твери возникли сильные разногласия между тверским князем Михаилом Александровичем и оклеветанным епископом Тверским Евфимием. Епископ Евфимий был несправедливо лишен кафедры и сослан в Чудов монастырь в Москве, где вскоре скончался (+ 1392).
Нa место епископа Евфимия митрополит Киприан назначил своего архидиакона (в Никоновской летописи протодиакона) Арсения, «мужа дивна и нарочита и добродетельна суща». Святой Арсений долго не соглашался, но не мог противиться воле великого князя Михаила Александровича. Среди епископов, участвовавших в хиротонии святого Арсения 15 августа 1391 года в Спасо-Преображенском кафедральном соборе в г. Твери, был святитель Стефан, епископ Пермский (память 26 апреля).
Вступив на архипастырскую кафедру, святитель Арсений стремился положить конец княжеским распрям, водворить в родной Твери мир и согласие. В 1403 году ему удалось примирить Тверского князя Иоанна Михайловича с братом его Кашинским князем Василием Михайловичем. Святитель Арсений ревностно проповедовал слово Божие и во всем являл пример достойного архипастыря.
Чувствуя приближение своей кончины, тверской князь Михаил Александрович (+ 1399) пришел к святителю Арсению с просьбой постричь его в монахи. Святитель Арсений, благодаря Господа, облек князя в иноческий образ и нарек ему имя Матфей. В течение многих лет епископского служения святитель Арсений построил и освятил соборы в честь Архангела Михаила в Старице и Микулине, в честь Святителя Николая в Старице, обновил каменный Спасо-Преображенский кафедральный собор в Твери и заложил новую соборную колокольню. В 20-ти верстах от Твери в 1397 году на реке Тме им был создан Саввин Сретенский монастырь, первыми иноками которого стали преподобные Савва и Варсонофий (память 2 марта), принявшие постриг на Святой Афонской горе.
Не забыл святитель Арсений и обители Киево-Печерской, где начинал свои иноческие труды. На берегу реки Тьмаки, в 4-х верстах от Твери, на урочище Желтикове, в 1394 году основал он монастырь, где построена была тогда же деревянная церковь во имя преподобных Антония и Феодосия Печерских. 30 августа 1405 года в Желтикове монастыре святитель Арсений освятил каменный храм в Честь Успения Пресвятой Богородицы.
К окончанию строительства Желтикова монастыря по повелению святителя Арсения в 1406 году был сделан список с Киево-Печерского Патерика, самая древняя из дошедших до нашего времени редакций драгоценного памятника русской письменности (первого сборника житий русских святых), получившая в науке название Арсеньевской. Из книг, переписывавшихся по повелению святителя Арсения, сохранились до нашего времени две рукописных «Лествицы» преподобного Иоанна Лествичника (1402 и 1404 годов). Кончина святителя Арсения последовала Великим постом 1409 года. К так называемому «соборному» воскресенью (воскресенье после первой седмицы Великого поста, Неделя Православия; в этот день к епископу съезжались священники и составляли епархиальный собор) по обыкновению съехалось в Тверь духовенство. Во вторник святитель Арсений произнес поучение к пастырям, благословил их и распустил собор. Скончался святитель 2 марта.
Святитель Арсений был погребен в Желтиковом монастыре, в притворе правого придела во имя образа Нерукотворного Спаса Успенской церкви, в той самой гробнице, которую изготовил своими руками. По свидетельству летописи, у гроба его совершалось много исцелений с верою приходящих.
В «Иконописном подлиннике» святитель Арсений описывается следующим образом: «Подобием стар, сед, брада аки Сергиева, в схиме, мантия с источники, омофор перекинут чрез плечи кольцеми наперед, правая рука благословенна, в левой Евангелие».
Мощи святителя Арсения были обретены нетленными в Желтиковом монастыре в 1483 году. С того же года в Твери было установлено празднование ему по благословении Тверского епископа Вассиана.
На серебряной раке святителя Арсения были изображены семь его чудес: первое — воскрешение рыболова Терентия; второе — дарование сына Иоанну Карташу; третье — исцеление протоиерея Алексия, страдавшего ногами; четвертое — исцеление девицы Устинии Головленковой; пятое — спасение одного человека от удавления; шестое — с покровом святого (когда в 1606 году поляки ворвались в Желтиков монастырь, один всадник сорвал покров над ракой святителя и положил на своего коня. Конь взвился на дыбы и упал вместе с всадником, обоих нашли мертвыми); седьмое — исцеление Григория и жены его, бывших душевнобольных.
Канонизация святителя Арсения состоялась на Московском Соборе 1547 года. Празднование его совершается 2 марта.
Ко второй памяти святителя Арсения, в первое воскресенье после 29 июня, ныне приурочено празднование Собора тверских святых.