Diplômé en 1997 de l'École supérieure d'arts graphiques Penninghen (ESAG), Arnaud Bouron commence sa carrière dans le jeu vidéo en tant que directeur artistique. Il donne également des cours d'infographie à l'ESAG pendant 5 ans.

En 2006, Arnaud Bouron entre dans l’univers de l’animation, et co-réalise la série animée Cosmic Robbie. La série reçoit le prix Best TV series au Festival Cartoon on the Bay 2009. Il entame ensuite la réalisation de l'adaptation en série animée Le Petit Nicolas d'après les livres pour enfants de René Goscinny illustrés par Jean-Jacques Sempé. Produite  par M6 et Method Films sur deux saisons de 52 épisodes chacune, la série est récompensée par le Prix Jeunesse aux Lauriers Radio Télévision du Sénat en 2009, et le Prix du Jury au Festival d'Anneçy en 2011.

En 2013 Arnaud Bouron co-réalise avec Cyril Adam la saison 1 de la série Super4 d’après la licence Playmobil. L'année suivante, il rejoint le pool de réalisateurs et scénaristes des saisons 2 et 3 de la série des Lapins Crétins chez Ubisoft Motion Picture. En 2015, il réalise le long métrage d’animation Drôles de Petites Bêtes, avec l’auteur du livre pour enfants Antoon Krings comme co-réalisateur.