Non sappiamo molto della vita di Arnolfo di Cambio, sappiamo che fu allievo di Nicola Pisano del quale proseguì la linea classicista.
Tra le prime opere certe del maestro abbiamo la Tomba di Adriano V a Viterbo e il Monumento Annibbaldi a Roma in San Giovanni in Laterano che eseguì tra il 1276 e il 1277, di cui non restano che pochi avanzi, tra i quali il frammento con Processione di chierici, nel quale le figure sono di staccate e isolate su uno sfondo lavorato a mosaico secondo la tecnica dei marmorari romani cosmati.
Figure isolate sono anche quelle del Presepio dell'Oratorio di Santa Maria maggiore a Roma; eseguì sempre a Roma la statua di Carlo d'Angio in trono che si trova nei musei Capitolini di Roma di una monumentalità prettamente classica.
Nel 1282 circa e seguì il Monumento del cardinale de Braye nella chiesa di San Domenico a Orvieto.
Nel 1285 eseguì il ciborio di San Paolo fuori le mura, per il quale si avvalse della collaborazione di Pietro di Oderisio.Propose in quest'opera uno schema architettonico di linea gotica ornato da motivi decorativi e plastici classico-cosmateschi.
Realizzò inoltre il ciborio per la Chiesa di Santa Cecilia in Trastevere caratterizzato da figure più massicce che risaltano sulle superfici policrome dello sfondo.
Nel 1296 Arnolfo viene chiamato a Firenze, dove per la facciata del Duomo è esegue molte sculture, parecchie delle quali oggi rimosse. Ci restano: la Natività al museo dell'opera del Duomo, la Dormitio Virgis oggi ai musei di Berlino, e la Madonna in trono.
Una delle ultime opere di Arnolfo di Cambio fu il Monumento funerario di Bonifacio VIII del quale ci restano solo alcune parti nelle grotte vaticane, tra le quali la statua della pontefice giacente.