Quando tinha quatro anos, sua família se mudou para Zaragoza, onde Arbeloa ingressou aos doze anos nas categorias de base do Real Zaragoza. Sete anos mais tarde, acabou ingressando nas categorias de base do Real Madrid, onde ficou até o início de 2006, quando foi contratado pelo Deportivo La Coruña por um milhões e trezentos mil euros.
Demonstrando bom futebol nos Reds, em 29 de julho de 2009, acabou retornando ao Real Madrid, tendo os merengues pago quatro milhões de euros, sendo firmado um contrato de cinco anos.[4]
Em 2012, Arbeloa ganhou a titularidade no Real Madrid, devido a lesão do zagueiro Pepe e o até então lateral direito titular do clube, Sergio Ramos, passou a atuar de zagueiro. Assim, Álvaro pegou a vaga de lateral direito.
Em 31 de agosto de 2016, assinou com o West Ham.[6]
Com o término da temporada 2016/17 e o fim do contrato com o West Ham, anunciou a aposentadoria.[7]
Vida pessoal
É casado desde de 2009 com Carlota Ruíz, com quem tem três filhos : Alba Arbeloa nascida em 2010, Raul Arbeloa nascido em 2013 e Vega Arbeloa nascida em 2015.