Fils de restaurateur, c'est dans l'établissement de ses parents (« À la Croix d'or »), où se réunissait régulièrement l'équipe du FC Duttlenheim qu'il se prend de passion pour le football. Il joue d'abord en amateur en tant que gardien de but et défenseur. Après son baccalauréat, il entame des études de sciences économiques à la faculté de Strasbourg et obtient une licence.
Il débute en tant que joueur à l'AS Mutzig (comme arrière central). Il n'est toujours pas professionnel à 24 ans. Il rejoint enfin le FC Mulhouse qui évolue alors en deuxième division. Il rejoint ensuite l'AS Vauban à Strasbourg en National.
Enfin il arrive en première division au RC Strasbourg à l'âge de 29 ans. Il dispute notamment la Coupe d'Europe et décroche un titre de champion de France en 1979. Mais c'est plus grâce à sa vision du jeu et à son intelligence que pour des qualités de jeu individuel, que Wenger jouera dans le football professionnel. Il n'aura joué que 12 matchs en 3 saisons toutes compétitions confondues.
A 32 ans, il arrête sa carrière pour se consacrer à sa véritable vocation, celle d'entraîneur. Il passe son diplôme à Paris et, en 1981, le Racing Club de Strasbourg l'appelle pour prendre la direction de son centre de formation. Il y reste jusqu'en 1983 avant de devenir entraîneur adjoint à l'AS Cannes de 1983 à 1984. Il obtient son premier poste d'entraîneur principal à l'Association Sportive Nancy-Lorraine où il reste jusqu'en 1986. En 1987, il devient entraîneur de l'AS Monaco, remportant le championnat de France dès la première saison. De 1994 à 1996, il entraîne l'équipe japonaise de Nagoya Grampus Eight à Nagoya.
Fin 1996, il devient manager général au club d'Arsenal FC à Londres. Le London Evening Standard titre alors « Arsène Who ? » montrant que le technicien français est inconnu outre-manche. En 1998, il conduit Arsenal au doublé Coupe-Championnat devenant le premier entraîneur étranger à réaliser un tel exploit. En 1999, il recrute Thierry Henry qui devient au fil des années le meilleur joueur de l'histoire d'Arsenal. Symbole d'une génération à Arsenal, il se voit offrir un « contrat à vie ». Sa nouvelle politique consistant à recruter des jeunes talents fait ses preuves avec l'éclosion des joueurs tels que Francesc Fàbregas (à 17 ans), Robin van Persie (à 21 ans) et bien d'autres qui ont réussi à se hisser en finale de la plus célèbre coupe d'Europe, la Ligue des Champions en 2006. Cette même équipe emmenée par Fabrégas et Adébayor arrive en 2008 à battre en 8ème de finale le Milan AC , champion en titre de la Champions League. Son équipe d'Arsenal reste également invaincue pendant 49 matchs consécutifs en championnat d'Angleterre. La démission du vice-président d'Arsenal David Dein en 2007 a alimenté la rumeur du départ d'Arsène Wenger en raison du fort attachement des deux hommes mais l'Alsacien a finalement prolongé son contrat avec Arsenal jusqu'en 2011. S'il applique le contrat jusqu'à son terme, il deviendra alors l'entraîneur détenant le record du nombre de matches dirigés pour Arsenal.
Consultant sportif pour TF1, Wenger commente les matches de l'équipe de France en compagnie de Thierry Gilardi (aujourd'hui décédé) et Jean-Michel Larqué, puis seulement avec Larqué depuis le décès de Thierry Gilardi.