Con il patologo austriaco Hans Chiari, descrisse una malformazione chiamata "Sindrome di Arnold-Chiari", un disturbo che coinvolge la deformità del cervelletto e del tronco cerebrale. Arnold descrisse i suoi risultati patologici, associati al disturbo, in un neonato morto poco dopo la pubblicazione. Inoltre, pubblicò il suo resoconto del disturbo in un documento del 1894 intitolato ""Myelocyste, Transposition von Gewebskeimen und Sympodie"".