В 1886г он поступает в 1-ю Казанскую гимназию, а через 10 лет после ее окончания становится студентом естественного отделения физмата КГУ. Увлечение естественными науками было характерно для тех лет. Арбузов увлекся лекциями по органической химии профессора А.М.Зайцева и пришел работать в его лабораторию. На третьем курсе он выполнил самостоятельно работу и его статья "Об аллилметилфенил карбиноле" была напечатана в журнале Русского физико-химического общества. Талантливый и пытливый студент применил для синтеза не только метод Зайцева, но и метод Гриньяра.

В студенческие годы А.Е.Арбузов научился у лаборанта Е.И.Любарского приемам стеклодувного искусства. Эта область экспериментальной техники настолько увлекла будущего ученого, что он не расставался с ней на протяжении всей своей жизни и довел свое умение до совершенства: его монография "Краткое руководство к самостоятельному изучению стеклодувного искусства", изданная в С.Петербурге в 1912г, не утратила свое значение до сегодняшнего дня, а без колбы "Арбузова" химику-органику трудно представить экспериментальную работу.

В мае 1900г Арбузов закончил университет с дипломом I степени и званием кандидата естественных наук.
Ф.М.Флавицкий предложил ему, по своей рекомендации, занять место главного химика-аналитика в знаменитом Императорском Никитском винодельческом саду в Крыму. Арбузов согласился, но в начале лета началась японо-китайская война и все назначения в Никитский сад были отменены.