Luigi Arienti è nato il 6 gennaio del 1937 e la sua carriera iniziò grazie all'interessamento del fratello Angelo, il quale, da buon dilettante organizzò una corsa ed invitò Luigi, dandogli una bici in prestito. Il risultato fu sorprendente: 1° Luigi e 2° Angelo. Luigi corse la sua prima gara da tesserato a 16 anni come Esordiente per la Salus di Seregno e nella stagione colse una vittoria.
Passò Allievo ed al suo primo anno furono 6 i successi, mentre l'anno successivo, coi colori del Pedale Cambiaghese le vittorie divennero 14.
I successi cominciarono a dare l'esatta dimensione a questo atleta tanto che nel 1958 come Dilettante di 1° i primi posti furono 10. Seguirono, nonostante il servizio militare, 15 successi nel 1959 e ben 41 nel 1960, quando vinse praticamente tutto: Campionato Lombardo e Laziale sia su pista che nel cross, i Giochi del Mediterrane su pista, il Trofeo De Gasperi e una prova olimpica su strada.
Indossò la maglia azzurra alle Olimpiadi di quell'anno e in formazione con Testa, Vallotto e Vigna compì un'impresa eccezionale vincendo la medaglia d'oro a tempo di record nell'Inseguimento sui 4000 m. in pista.
Terminate le Olimpiadi di Roma Arienti passò professionista nel 1961 alla Molteni con Venturelli capitano e Giorgio Albani Direttore Sportivo. Vi rimase per due stagioni cogliendo 3 vittorie (Colonia, prova Trofeo Cougnet e a Camaiore in Circuito).
Consapevole delle difficoltà delle corse su strada (salite) Arienti pensò bene di praticare la pista iniziando a fare le Sei Giorni e nel 1961 si presentò a quella di Milano, in coppia con il lussemburghese Gillen, in maglia Termozeta. La seconda Sei Giorni la disputò l'anno successivo, sempre a Milano in coppia con Castens giungendo all'11° posto in quanto il tedesco, vittima di un attacco febbrile, dovette abbandonare negli ultimi 2 giorni.
Sempre più attratto dalla pista Arienti cominciò a lasciare la strada per dedicarsi, con maggiore impegno, in questo settore. Nel quinquennio 1961/65 al Campionato Italiano ad inseguimento si classificò sempre al secondo posto preceduto da Faggin. Visto che aveva davanti un fenomeno passò dietromotore, ma anche qui De Lillo e Domenicali gli tolsero la soddisfazione del tricolore.
Ormai Arienti venne affettuosamente soprannominato "l'eterno secondo" e a giusta ragione. Partecipò due volte (1967 e 1968) senza fortuna ai mondiali di mezzofondo venendo eliminato nei recuperi.
Nel frattempo la partecipazione alle Sei Giorni si moltiplicarono (ne disputò 16) e dopo 12 stagioni nel professionismo tra strada e pista, nel 1972 cessò l'attività agonistica.