Arièle Semenoff naît dans un Paris d'après-guerre, en 1947, dans le très chic seizième arrondissement. Attirée par le théâtre, la jeune fille commence sa carrière sur les planches en 1965, à l’âge de dix-huit ans, dans une mise en scène de La Nuit de Lysistrata d’Aristophane par Gérard Vergez au Théâtre Édouard VII. Les années qui suivent sont marquées par des rôles dans d’autres spectacles (La Mère de Bertolt Brecht, Les Bacchantes d’Euripide, Le Roi Nu d’Evgueni Schwarz…).

C’est en 1974 que la comédienne fait ses premiers pas devant une caméra avec le téléfilm Ta bouche de Jean Bertho avant de tourner son premier film pour le cinéma, trois ans plus tard, avec Ben et Bénédict de Paula Delsol aux côtés de Françoise Lebrun et André Dussolier. À partir des années 1980, Arièle Semenoff s’illustre par ses participations dans de nombreux films français (La Boum de Claude Pinoteau – 1980 ; Pour la peau d’un flic d’Alain Delon – 1981 ; Le passage de René Manzor – 1986 ; Deux de Claude Zidi – 1989…).

C’est en 1993 que l’actrice trouve certainement son rôle le plus emblématique, celui de Jacqueline, la réceptionniste de l’hôtel dans Les Visiteurs de Jean-Marie Poiré (1993). Un personnage iconique qu’elle reprend cinq ans plus tard dans la suite du film culte, Les Couloirs du temps : Les Visiteurs II (1998), toujours réalisé par Jean-Marie Poiré.

En parallèle, la comédienne tourne également pour d’autres cinéastes comme Alexandre Jardin (Fanfan – 1993), Jeannot Szwarc (Les Sœurs Soleil – 1997) ou encore son mari Alain Doutey dans le court-métrage J’me souviens plus… (2001).

En 2007, Arièle Semenoff donne la réplique à sa fille, Mélanie Doutey — née de son mariage avec Alain Doutey — dans la comédie Ce soir je dors chez toi d’Olivier Baroux. Ce film marque sa première collaboration avec ce réalisateur qu’elle retrouve par la suite à cinq reprises (Safari – 2009 ; L’Italien – 2010 ; Les Tuche – 2011 ; Mais qui a re-tué Pamela Rose ? – 2012 et Just a Gigolo – 2019).

Également très présente à la télévision, l’actrice tient l’un des premiers rôles de la fiction Une chance de trop aux côtés d’Alexandra Lamy et Pascal Elbé (2015) et rejoint en 2018 le casting de la série quotidienne Demain nous appartient diffusée sur TF1.

Pendant 45 épisodes, elle interprète le rôle de Catherine Bertrand, la mère du personnage joué par Alexandre Brasseur. Au cinéma, Arièle Semenoff apparaît essentiellement dans des comédies comme Joyeuse retraite ! de Fabrice Bracq (2019), Champagne ! de Nicolas Vanier (2022) et Nouveau départ de Philippe Lefebvre (2023).

En 2025, la comédienne est à l’affiche du film 100 millions ! de Nath Dumont face à Kad Merad et Michèle Laroque. À la télévision, elle tient l’un des rôles de la série Après la nuit diffusée sur France 2 et donne la réplique à Sonia Rolland dans le téléfilm Meurtres à Douai.