Acteur précoce, Arthur Mazet débute presque par hasard dans le milieu du cinéma en obtenant un petit rôle de garçonnet dans le film de Caro et Jeunet, La Cité des enfants perdus (1995). Ce coup d'essai donne au jeune homme le goût de la comédie et, il entame quelques années plus tard une véritable carrière, tournant quelques pubs et fréquentant assidûment des cours de théâtre parisien.
Ces efforts portent très vite leurs fruits, avec des seconds rôles d'adolescent dans des productions comme Tu vas rire mais je te quitte (2004) et Nos Jours heureux (2005) où il intègre la joyeuse bande de la colonie dirigée par Jena-Paul Rouve et Omar Sy. Roulant ainsi sa bosse, entre télévision ("Profilage", "Victoire Bonnot") et plateaux de cinéma, il commence à obtenir des rôles plus consistants dès la fin des années 2000. D'abord dans le polar de Richard Berry, L'Immortel (2009), où il incarne le jeune Charly Matteï. Puis dans le french teen-movie, Simon Werner a disparu, où il tient un rôle majeur.
