Diplômé de l'Institut national des langues et civilisations orientales et de l’Institut d'études politiques de Paris, Arnaud Dubien a été, de 1999 à 2006, chercheur Russie/CEI à l’Institut de relations internationales et stratégiques (IRIS). Il a ensuite dirigé plusieurs publications consacrées à l’espace post-soviétique, notamment l'édition russe de la revue Foreign Policy et les lettres confidentielles Russia Intelligence et Ukraine Intelligence. Arnaud Dubien a par ailleurs été consultant des ministères français de la Défense et des Affaires étrangères, du Parlement européen, du GIFAS et de grands groupes industriels. Depuis 2010, il est membre du Club de discussion de Valdaï. Il est également conseiller du président de l'Institut Choiseul pour la Russie.
Les principaux domaines d’expertise d’Arnaud Dubien sont la politique étrangère la Russie, les cercles de pouvoir russes, les relations franco-russes, ainsi que la politique de la Russie en Afrique. Il a publié de nombreux articles, notamment dans La revue internationale et stratégique, Politique internationale, Le Courrier des pays de l’Est, La revue d’études comparatives Est-Ouest et Diplomatie. Arnaud Dubien intervient régulièrement dans les médias francophones (Le Figaro, L’Opinion, RFI, RTS, Radio Méditerranée internationale, etc.) et russes (Kommersant, Vedomosti, Nezavissimaïa gazeta, etc.).
Arnaud Dubien dirige l'Observatoire franco-russe depuis sa création en 2012.