Paolo Arrivabeni étudie au conservatoire de Parme où il obtient un diplôme de composition avec Camillo Togni et de direction avec Daniele Gatti. À partir de 1997, il devient chef assistant au Théâtre Communal de Bologne puis Directeur musical de l'Opéra Royal de Wallonie pendant neuf saisons à partir de 2008.

Parallèlement en 2005, Paolo Arrivabeni dirige à La Fenice Pia de' Tolomei de Donizetti et deux ans plus tard La Traviata de Verdi. En 2009, le chef dirige L’Élixir d'amour de Donizetti à l'Opéra de Paris. L'Italien participe au Rigoletto de Verdi au Met en 2010. En 2012, il présente deux nouvelles productions à Liège : Stradella de César Franck ainsi que Paillasse de Leoncavallo associé à Cavalleria Rusticana de Mascagni. Il participe en 2013 à deux œuvres de Donizetti : Lucrezia Borgia à Munich et La Favorite au Théâtre des Champs-Elysées. Il dirige également deux œuvres verdiennes : Le Trouvère au Macerata Opera Festival et Macbeth à Dresde, Berlin et Copenhague.

En 2014, le chef dirige à Liège Fidelio de Beethoven ainsi qu’Aïda de Verdi. Chez Verdi toujours, il dirige Simon Boccanegra à Dresde Il participe ensuite à deux concerts d’œuvres de Donizetti : Roberto Devereux à Florence et Marie Stuart à Berlin. Il dirige ensuite trois œuvres de Rossini : La Cenerentola à Liège, une version concert de Moïse et Pharaon à Marseille et Le Turc en Italie à Munich. S'ensuit en 2015 une Tosca de Puccini à Liège et L'Etrangère de Bellini à Vienne. Plus tard, il dirige Don Giovanni de Mozart à Monte-Carlo, Les Pêcheurs de perles de Bizet à Liège et Un Bal masqué de Verdi au Théâtre de Palerme. L'Italien continue avec trois œuvres de Verdi : Nabucco à Berlin, Don Carlo à Dresde et Ernani à Liège. Dès l’année suivante, il dirigé également I due Foscari à Marseille et La Force du destin à Genève. Toujours en 2016, il s’attaque à La Flûte enchantée de Mozart à Liège et aux Capulet et Montaigu de Bellini à Berlin. En 2017, l'Italien dirige Boris Godounov de Moussorgsky à Marseille et La Rondine de Puccini à Toulouse. En 2018, il s’attaque à Wagner avec Lohengrin à Marseille et se rend à Madrid pour L’Italienne à Alger (Rossini).

En octobre 2018, Paolo Arrivabeni dirigera Simon Boccanegra (Verdi) à Marseille et Boris Godounov à Genève. En janvier 2019, il sera à Hambourg pour mener le Requiem de Verdi avant de se rendre en février à l’Opéra national polonais pour Tosca (Puccini). Genève le recevra à nouveau pour diriger Paillasse et Cavalleria Rusticana. Enfin, il conduira Otello (Verdi) à Berlin en juin.