Родился в семье купца, торговавшего сначала тканями, затем недвижимостью. Мать Бёклина занималась хозяйством и воспитанием детей, из которых Арнольд был третьим.Учился в Академии художеств в Дюссельдорфе у исторического живописца Ф. Т. Хильдебрандта и пейзажиста И. В. Ширмера (1845—1847), затем в Мюнхене, где привлек внимание графа Шака. Предпринял образовательное путешествие по Швейцарии, Нидерландам и Франции. Изначально занимался ландшафтной живописью, однако со временем перешел в мифологическую тематику.
В 1850—1857 годах работал в Риме.
В 1860—1862 годах был профессором в Академии художеств в Веймаре. Последние годы работал попеременно в Базеле и в Италии. Оказал влияние на таких представителей сюрреализма, как Макс Эрнст, Сальвадор Дали, Джорджо де Кирико[источник не указан 2162 дня].