Павел Оганезович Арсенов родился 5 сентября 1936 года в Тбилиси. Учился в геолого-разведочном институте, работал на киностудии "Грузия-фильм", на Московской студии научно-популярных фильмов. В 1963 году Павел Арсенов окончил режиссерский факультет ВГИКа,где учился в мастерской Григория Рошаля. Еще во время учебы он работал ассистентом режиссера на съемках фильма "Приключения Кроша", который ставил Генрих Оганисян. В кинематографе режиссер дебютировал в 1963 году дипломной новеллой "Подсолнух", вошедшей вальманах "Юность". Первым полнометражным фильмом Арсенова стала лента "Спасите утопающего", вышедшая на экраны в 1968 году. Через два года, в 1970-м, он поставил по сказке Карло Гоцци лирическую комедию "Король-Олень", затем снимал картины для детей и юношества. Большим успехом у зрителей пользовался фильм "С любимыми не расставайтесь". В 1980 году на телевизионные экраны вышла многосерийная картина "Гостья из будущего", снятая по мотивам произведений писателя-фантаста Кира Булычева и рассказывающая о приключениях Алисы Селезневой. Этот фильм сразу завоевал любовь юных (и не только юных) зрителей, и через несколько лет Павел Арсенов поставил ленту "Лиловый шар", в которой действовала та же героиня. Последней работой режиссера стал фильм по сказке А.Волкова "Волшебник Изумрудного города".