Apai ősei nagykanizsai zsidó asztalosok voltak, a később Bécsbe költözött család felvett, németül faragót jelentő neve is e mesterségre utalt. Schnitzler Bécsben született 1862. május 15-én.

Apja híres gégespecialista volt, a család élénk társasági életet élt, szoros kapcsolatot tartott fenn a bécsi művészi körökkel. Arthur a bécsi egyetem orvoskarán diplomázott, majd több helyen is praktizált.

A császári és királyi hadseregben orvos főtisztként is tevékenykedett, ám Guszti hadnagy című novellájának megjelenése után egy becsületbíróság megfosztotta rangjától, mivel írásával úgymond ártott a hadsereg tekintélyének.

Az 1880-as évek közepén - kedves ismerőse, Sigmund Freud hatására - idegorvosi tanulmányokat is folytatott. Később mégis inkább gégespecialistává képezte magát, az emberi lélek rejtelmeinek tanulmányozását pedig íróként hasznosította.

A Fiatal Bécs elnevezésű költői-művészi csoportosulás tagjaként sorra jelentek meg novellái, regényei és drámái.

A bécsi szalonok kedvelt figurája volt műveltségével és megnyerő modorával, írásai mégis rendre botrányokat okoztak, mivel szinte minden művében a szerelemről, a szexualitásról, az embert mozgató biológiai ösztönökről és lelki folyamatokról írt.

Freud úgy vélekedett róla, hogy amit ő a tudomány eszközeivel felderített, azt Schnitzler a művészet eszközeivel tudta az olvasók és a nézők élményévé tenni.

Prózai művei mellett (Elza kisasszony, Berta asszony, Guszti hadnagy, Teréz - egy asszony története, Casanova hazatérése) életművének jelentős részét képezik színdarabjai, amelyek közül a leginkább ismert az Anatol és a Körtánc.

Ez utóbbin felháborodott a bécsi közönség, holott Schnitzler a maga eszközeivel a játékká silányított szexualitás ábrázolásával egy lassan felbomló társadalom vívódásait akarta érzékeltetni. A Körtáncból 1950-ben film is készült Max Ophüls rendezésében, 1989-ben pedig Kornis Mihály készítette el egyfajta parafrázisát Körmagyar címmel.

Nem kerülte el a megfilmesítést az Álomnovella című elbeszélése sem, amelyből a világhírű rendező, Stanley Kubrick készítette el utolsó filmjét Tágra zárt szemek címmel, az (akkor még) hollywoodi álompár, Tom Cruise és Nicole Kidman főszereplésével.

Schnitzler a szerelmi játszmák felderítése és színre vitele mellett más tematikával is megpróbálkozott, történelmi kérdéseket feszeget a nagy francia forradalom idején játszódó A Zöld Kakadu, az emberi tolerancia, a humanizmus jelentőségéről szól A Bernhardi-ügy, amelynek címszereplőjét édesapjáról mintázta.

1930-ban az író lánya öngyilkosságot követett el, s ezt a tragédiát nem tudta kiheverni. Egészségi állapota rohamosan romlott, s 1931. október 21-én bécsi otthonában agyvérzés következtében meghalt.