Rudolf Arnheim wurde in Berlin geboren und studierte dort Psychologie, Philosophie, Kunstgeschichte und Musik. Er promovierte 1928 u.a. bei Max Wertheimer.
Als jüdischer Wissenschaftler musste er 1933 Deutschland verlassen. Er emigrierte zunächst nach Rom, dann nach London und schließlich in die USA. 1968 wurde er zum Professor für Kunstpsychologie an der Harvard University berufen. Von 1974 bis 1984 war er als Dozent für Kunstpsychologie am kunsthistorischen Institut der University of Michigan in Ann Arbor tätig, wo er mit seiner Frau bis zu seinem Tod im Alter von 102 Jahren lebte.