Η Κίττυ Αρσένη γεννήθηκε στο Αργοστόλι. Μετά την αποφοίτησή της από τη Δραματική Σχολή του Καρόλου Κουν, έπαιξε στα περισσότερα θέατρα της Αθήνας. Το καλοκαίρι του 1967 συνελήφθη, βασανίστηκε και καταδικάστηκε ως μέλος του Πατριωτικού Μετώπου σε πολυετή φυλάκιση.
Έναν χρόνο αργότερα, μετά την αμνηστία, έφυγε από την Ελλάδα και κατέθεσε ως μάρτυς στο Συμβούλιο της Ευρώπης.
Η Κίττυ Αρσένη είναι και η πρώτη που, καταφέρνοντας να φύγει στο εξωτερικό, κατήγγειλε τους βασανισμούς στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή Ανθρωπίνων Δικαιωμάτων, ενώ έγραψε και σχετικό βιβλίο.
Μετά τη δικτατορία επέστρεψε στην Ελλάδα, όπου έπαιξε και σκηνοθέτησε σε πολλά θέατρα.
Υπήρξε γενική γραμματέας του Συλλόγου Ελλήνων Ηθοποιών, μέλος της Κεντρικής Επιτροπής της Ελληνικής Αριστεράς, μέλος της Καλλιτεχνικής Επιτροπής του Εθνικού Θεάτρου, ενώ από τα πιο γνωστά της έργα είναι το βιβλίο «Μπουμπουλίνας 18», στο οποίο διηγείται, αυτοβιογραφικά, την περιπέτειά της στα κρατητήρια της Γενικής Ασφάλειας στην ομώνυμη οδό, το 1967.