Սովորել է Ուփսալայի (1876-1881) և Ստոկհոլմի (1881-1884) համալսարաններում։ 1895 թվականից Ստոկհոլմի համալսարանի պրոֆեսոր, 1905 թվականից Նոբելյան ինստիտուտի տնօրեն։ 1887-1902 թվականներին Արենիուսը միաժամանակ վարել է Ստոկհոլմի համալսարանի ռեկտորի պաշտոնը։ 1882 թվականից զբաղվել է էլեկտրոլիտների նոսր լուծույթների էլեկտրահաղորդականության ուսումնասիրությամբ։ «էլեկտրոլիտների գալվանական հաղորդականության հետազոտություն» (1884) և հետագա աշխատանքներում (մինչև 1887) Արենիուսը մշակել է էլեկտրոլիտային դիսոցման տեսությունը (նոբելյան մրցանակ, 1903), որը 19-րդ դարում քիմիայի խոշորագույն ընդհանրացումներից էր։ Ուսումնասիրել է քիմիական ռեակցիաների արագությունները և արել կարևոր հետևություններ։ Քիմիական ռեակցիայի արագության և ջերմաստիճանի կապը արտահայտող հավասարումը (1889) հայտնի է Արենիուսի հավասարում անվամբ։ Արենիուսը զբաղվել է նաև կոսմոգոնիայի և կենսաքիմիայի խնդիրներով։ Ֆիզիկաքիմիական օրենքները կենսաբանական երևույթների վրա կիրառելու միջոցով Արենիուսը փորձում էր վերականգնել գիտության կողմից մերժված պանսպերմային տեսությունը։
Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 2, էջ 22)։