Urodzona w Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej, Arielle Dombasle dorastała w Meksyku, gdzie jej dziadek był ambasadorem Francji, a ojciec zajmował się przemysłem, archeologią i kolekcjonowaniem sztuki okresu przedkolumbijskiego. Po śmierci jej matki, opiekę nad dzieckiem sprawuje babcia, po której dziedziczy kapryśny charakter i uwielbienie do podróżowania. Uczy się tańca klasycznego, jakiś czas później zakłada trupę teatralną. Następnie przenosi się na stałe do Paryża. W roku 1978 pojawia się w "Percevalu z Galii", Erica Rohmera, z którym będzie później wielokrotnie pracowała. Dzięki swoistemu połączeniu prostoty z wyrafinowaniem, Dombasle, zostaje muzą kina ambitnego takich reżyserów jak Robbe-Grillet czy Peter Handke. W latach 90, aktorka dotychczas kojarzona z kinem intelektualnym, gra w kilku produkcjach typowo komercyjnych, jak "Asterix i Obelix kontra Cezar". Zadziwiająca i olśniewająca jako aktorka, sięga również po kamerę i reżyseruje między innymi "Błękitne piramidy" w 1988. Zostaje również nominowana do Cezara za najlepszą drugoplanową rolę żeńską w "Nudzie" Cédrica Kahna, w 1998.