Née à Los Angeles, où elle grandit, Arienne Mandi se passionne rapidement pour l’art dramatique. Après le lycée, elle étudie la communication pendant trois ans avant de se consacrer au métier d’actrice à plein temps. Elle trouve son premier rôle en 2014 dans un épisode de Matador, une série d'espionnage. Elle multiplie ensuite les apparitions furtives côté petite lucarne, comme dans NCIS : Los Angeles, NCIS : Enquêtes spéciales et Hawaii Five-0. Elle trouve un rôle plus conséquent dans In the Vault, une série thriller se déroulant dans le milieu universitaire. Mais surtout, elle est révélée grâce à The L Word: Generation Q. Dans ce reboot de The L Word (2004-2009), la native de Los Angeles campe l'ambitieuse Dani Núñez, l'un des personnages principaux du show.

En 2023, Arienne est choisie pour jouer l’héroïne de Tatami, mis en scène par l'actrice Zar Amir Ebrahimi (Les Nuits de Mashhad) et Guy Nattiv. Dans ce drame en noir et blanc, elle incarne une judokate professionnelle iranienne qui reçoit un ultimatum de la République islamique, lui ordonnant de simuler une blessure pour éviter une possible confrontation avec une athlète israélienne lors des Championnats du monde. Zar Amir Ebrahimi explique au sujet de la comédienne : "L’entraînement physique qu’Arienne a suivi, sa générosité et son intelligence, son talent, sa personnalité et son professionnalisme ont nourri Leila et ont permis au film d’exister. C’est une grosse bosseuse, elle est concentrée, disciplinée et ouverte aux défis. Autant de qualités qu’on retrouve à l’image."

Laurent Schenck