Arnaiz es un atacante diestro que suele actuar en banda izquierda, aunque puede adaptarse a cualquier posición ofensiva. Formado en las categorías inferiores del C.F. Talavera, debutó con el primer equipo en Tercera División con apenas 18 años y firmó por el Real Valladolid en 2013. Tras destacar en el filial blanquivioleta en Segunda 'B', debutó con el primer equipo en noviembre de 2015, precisamente en un partido ante el Leganés en Zorrilla.

Tras alternar primer y segundo equipo en la temporada 2015/16, la 2016/17 fue la de su consagración en Segunda División, jugando 36 partidos y anotando doce goles con el equipo vallisoletano, además de repartir cuatro asistencias. Su buen hacer llamó la atención de los grandes, fichando por el F.C. Barcelona en el verano de 2017.

Su papel fue destacado en la primera vuelta con el filial, marcando seis goles y dando cuatro asistencias. Sus actuaciones propiciaron que el técnico del primer equipo, Ernesto Valverde, le hiciera debutar con el primer equipo azulgrana en Copa del Rey ante el Real Murcia, con gol incluido. Repitió actuación y diana en el choque de vuelta y también en octavos de final ante el R.C. Celta, teniendo también minutos en LaLiga ante el Levante U.D. en su debut en Primera División. En total, tres goles en apenas cinco apariciones con el conjunto culé.

Fichó por el Leganés en el verano de 2018, pero los problemas físicos lastraron su primera temporada como pepinero, en la que participó en ocho encuentros oficiales. Tras jugar otros catorce choques en la primera vuelta de la campaña 2019/20, fue cedido en enero al C.A. Osasuna, con el que disputó otros catorce partidos en los que anotó dos goles antes de retornar a la disciplina blanquiazul. En la 2020/21 y en la 2021/22 se convirtió en uno de los referentes ofensivos del equipo, dejando muestra de su gran calidad y metiéndose en el top-10 de goleadores del Leganés en Segunda División.