גדל והתחנך בגרמניה ולמד כלכלה באוניברסיטת ברלין. בשנת 1918 הצטרף לקבוצת 'הפועל הצעיר' בגרמניה והיה ממנהיגיה. בשנת 1919 פרסם את החוברת 'הסוציאליזם היהודי העממי', שבה הציג את עקרונות הסוציאליזם הלא-מרכסיסטי היהודי. פעל לאיחוד 'הפועל הצעיר' ו'צעירי ציון' ולהקמת ה'התאחדות' בשנת 1920. היה ממנהיגיה של ה'התאחדות', ובשנת 1922 הצטרף כחבר לוועד הפועל הציוני.

אחרי שהשלים את לימודיו וקיבל תואר דוקטור עלה ארצה באפריל 1924. בזכות אישיותו הדומיננטית וכישוריו המדיניים והאינטלקטואליים השתלב במהרה בהנהגת 'הפועל הצעיר' בארץ ישראל. נבחר לוועד הפועל של ההסתדרות הכללית ולאספת הנבחרים השניה. בשנת 1926 התמנה למזכיר 'הפועל הצעיר' ולחבר בוועד הלאומי. בשנים 1929-1926 יצא לשליחויות שונות בחו"ל מטעם מוסדות היישוב וההסתדרות הציונית. התנגד לאיחוד בין 'הפועל הצעיר' ל'אחדות העבודה', אולם אחרי הקמת מפא"י בשנת 1930 היה מראשי מנהיגיה וערך את בטאונה, 'אחדות העבודה'. בקונגרס הציוני ה-17, שהתכנס בבאזל בשנת 1931, נבחר להנהלת הסוכנות היהודית ולראש המחלקה המדינית שלה.

היה מקורב לחיים ויצמן, נשיא ההסתדרות הציונית בדעותיו המתונות ובגישתו המדינית כלפי שלטונות המנדט, הבעיה הערבית והגשמת המפעל הציוני בארץ ישראל. שיפר את היחסים בין ממשלת המנדט והישוב והיה בקשרים טובים עם הנציב העליון הבריטי, ארתור ווקופ. סבר שנדרשת הסכמה בין שתי התנועות הלאומיות, היהודית והערבית, כדי שהתנועה הציונית תוכל להגשים את רעיון הבית הלאומי. בשנת 1932 החל לחוש פסימיות בנוגע למחויבות הבריטית לתנועה הציונית ולסיכויים להגיע להבנה עם הערבים ואף הציע השתלטות יהודית בכוח על חלק מארץ ישראל במטרה להקים מדינה יהודית.

מתחילת 1933 התמקד בעזרה ליהודי גרמניה, שמצבם החמיר בעקבות עלייתו של היטלר לשלטון. טיפל בהעלאת יהודי גרמניה לארץ, והיה מיוזמי מפעל עלית הנוער. עסק גם בהצלת רכושם במסגרת  מפעל 'ההעברה'. מעורבותו בהסדרת 'הסכם ההעברה' ומדיניותו המתונה כלפי הבריטים הפכו אותו ליעד להתקפות ולהסתה קשה מצד חוגים הרביזיוניסטיים, בעיקר מצד  קבוצת 'ברית הבריונים' הקיצונית.

ב-16 ביוני 1933, כשטייל עם אשתו סימה על חוף ימה של תל-אביב, נרצח על ידי שני מתנקשים. הרצח עורר זעזוע גדול ביישוב. החשד העיקרי נפל על אנשי התנועה הרביזיוניסטית, שאיבתם לארלוזורוב היתה ידועה. כעבור זמן קצר נעצרו שלושה פעילים רביזיוניסטים: אברהם סטבסקי וצבי רוזנבלט, שנחשדו ברצח, ואבא אחימאיר, איש רוח ופובליציסט, מייסד 'ברית הבריונים', שנחשד בהסתה לרצח. בית המשפט המחוזי זיכה את רוזנבלט ואחימאיר, והרשיע את סטבסקי ודן אותו לתליה. בית המשפט העליון ביטל את הרשעתו של סטבסקי מאחר והסתמכה אך ורק על עדותה של סימה ארלוזורוב, ללא ראיה תומכת.

הרצח וההליכים המשפטיים החריפו את הקיטוב והאיבה בישוב בין אנשי השמאל לבין אנשי הימין. במשך עשרות שנים האמינו אנשי תנועת העבודה שמדובר ברצח פוליטי ושסטבסקי ורוזנבלט האשמים ברצח זוכו מסיבות טכניות בלבד. הרביזיוניסטים, לעומתם, סברו שמדובר בעלילת דם ושהרצח בוצע בידי ערבים. בשנת 1982 הקים מנחם בגין, ראש הממשלה הראשון ממחנה הימין, ועדת חקירה משפטית לבדיקת הנושא. בשל פרק הזמן הארוך שעבר מאז הרצח חסרו הראיות הפיזיות, חלק מהעדים נפטרו והעדויות שנמסרו היו סותרות ולא סדירות, בשל גילם של העדים. ועדת החקירה קבעה שסטבסקי ורוזנבלט לא רצחו את ארלוזורוב, אך מכיוון שהיה בסיס לחשדות נגדם, לא ניתן להאשים את תנועת העבודה בעלילת דם. הוועדה לא הצליחה לקבוע מי היו הרוצחים, והאםמדובר ברצח פוליטי. מסקנות וועדה לא שמו קץ למחלוקת הציבורית בשאלת רצח ארלוזורוב.

הלווית ארלוזורוב - אוסף סוסקין