Urodziła się 13 lutego 1993 roku w Itami, w prefekturze Hyōgo[1]. Jej starszą siostrą jest modelka i aktorka Airi Arimura[2].
W grudniu 2009 roku, będąc jeszcze uczennicą liceum Itami Nishi w prefekturze Hyogo, wzięła udział w przesłuchaniu agencja rozrywkowej FLaMme, które z powodzeniem przeszła[3]. W kwietniu następnego roku opuściła rodzinny dom i przeniosła się do Tokio, gdzie w maju po raz pierwszy wystąpiła w dramie „Hagane no Onna”[4][5].
W kwietniu 2013 roku została mianowana przez swoje rodzinne miasto „Ambasadorem Miasta Itami”[6]. Następnie zwróciła na siebie uwagę, gdy pojawiła się w dramie asadoraNHK „Amachan”, w której wcieliła się w rolę matki głównej bohaterki, gdy była jeszcze nastolatką[5]. Po przesłuchaniu do roli Marnie, jednej z postaci filmu Studia Ghibli, pojawiła się jako seiyū w filmie anime „Marnie. Przyjaciółka ze snów”, wydanym w lipcu 2014 roku[7]. Następnie pojawiła się jako główna aktorka w uznanym przez krytyków filmie „Flying Colours”, w którym zagrała rolę nastolatki z problemami[5]. Film odniósł ogromny sukces kasowy i był ósmym najbardziej dochodowym filmem w Japonii w 2015 roku[8]. Za swoją rolę w filmie została nominowana do nagrody Japońskiej Akademii Filmowej dla najlepszej aktorki pierwszoplanowej i nagrody debiutanta roku, które zdobyła[5]. 12 listopada 2016 roku stacja NHK ogłosiła, że Arimura będzie gospodarzem czerwonej grupy podczas 67. edycji Kōhaku Uta Gassen, a jej przeciwnikiem w grupie białej będzie Masaki Aiba (członek Arashi)[9].
W roku 2017 została obsadzona w głównej roli dramy asadora „Hiyokko”[10]. Arimura została wybrana do głównej roli bez przesłuchania, częściowo ze względu na wyraźną prośbę scenarzysty, Yoshikazu Okady[11][12]. 13 listopada NHK ogłosiło, że Arimura zostanie ponownie obsadzona w roli gospodarza grupy czerwonej podczas 68. edycji Kōhaku Uta Gassen, a jej przeciwnikiem w grupie białej będzie inny członek Arashi, Kazunari Ninomiya[13]. W 2018 roku Arimura wcieliła się w rolę młodej nauczycielki, która zakochała się w swoim 15-letnim uczniu w dramie „Spotkajmy się po szkole”. Pomimo swojego kontrowersyjnego charakteru, serial został uznany za najlepszą dramę podczas 99. edycji Drama Academy Awards[14].
Rok 2021 był bardzo udany dla aktorki. Zagrała w filmie „We Made a Beautiful Bouquet”, który był ósmym najbardziej dochodowym filmem w Japonii w 2021 roku[15]. Za występ w tym filmie zdobyła nagrodę dla najlepszej aktorki pierwszoplanowej podczas 45. gali Japońskiej Akademii Filmowej[16]. W listopadzie została wybrana przez Nikkei Trendy „Twarzą Roku 2021” za rolę w przebojowym filmie „We Made a Beautiful Bouquet”, w którym zagrała główną rolę, oraz za występ w dramie „Life's Punchline”[17]. W 2023 roku po raz pierwszy pojawiła się w taiga dramie jako Tsukiyama-dono (Sena) w „Dōsuru Ieyasu”[18].