Arthur de Montalembert est titulaire d’un diplôme d’économie et de finances de l’Institut d’études politiques de Paris, ainsi qu’un diplôme de philosophie de la Sorbonne et un diplôme de développement régional et urbain de l’École française d’ingénieur civil. Sa carrière dans le secteur de l’énergie débute en 1979, lorsqu’il devient officier responsable de la politique internationale sur l’énergie au Ministère français de l’industrie. Il rejoint COGEMA, spécialiste du cycle du combustible nucléaire, en 1983, et occupe des postes dans le domaine du marketing et des ventes jusqu’en 1987. De 1988 à 1992, il est le représentant en chef de COGEMA au Japon, basé à Tokyo, et à son retour en France, devient directeur de la division du développement des affaires de COGEMA. En 1995 il est responsable des affaires américaines à la division stratégie corporate et développement international, et en mai 2000, est nommé directeur du développement international. Il rejoint AREVA suite à sa création en septembre 2001.