Arielle Sonnery (son vrai nom) est née dans le Connecticut, aux Etats-Unis. Adolescente passionnée de danse classique et de théâtre, elle monte une petite troupe à Mexico. En 1976, elle débarque à Paris.
Arielle Dombasle intègre le Conservatoire international de musique de Paris et prend des cours de comédie. Elle débute vraiment sa carrière dans le cinéma d’auteur avant de se diriger vers les comédies. En 1994, elle devient connue du grand public grâce au film Un indien dans la ville. Elle joue également dans Les deux papas et maman, Asterix et Obelix contre César…
Arielle Dombasle change de registre dans les années 2000 en se tournant vers le chant. Elle enregistre plusieurs albums dont C’est si bon qui devient un énorme succès. En 2007, elle se produit au Crazy-Horse et fait la une des magazines. En 2017 elle participe à l’émission Danse avec les Stars sur TF1.
Arielle Dombasle est mariée à Bernard-Henri Lévy depuis 1993. Elle a vécu un premier mariage avec Paul Albou.