IV. Arszinoé a Ptolemaiosz-dinasztia tagjaként született, abba az uralkodócsaládba, amely Nagy Sándor egyik hadvezérétől, I. Ptolemaiosztól eredeztette magát, és közel három évszázadon keresztül uralta Egyiptomot. A család történetét azonban folyamatos hatalmi harcok, egymással rivalizáló testvérek és véres leszámolások kísérték. Arszinoé XII. Ptolemaiosz egyik lánya, így Kleopátra testvére volt. Apjuk Kr. e. 51-ben bekövetkezett halála után Kleopátra és öccse, XIII. Ptolemaiosz közösen örökölték a trónt. Az együttműködés nem tartott sokáig: Kleopátra és öccse támogatói között hatalmi harc kezdődött, amelyből végül Róma sem maradt ki.

Amikor Julius Caesar Kr. e. 48-ban Alexandriába érkezett, Kleopátra megszerezte a római hadvezér támogatását. Arszinoé eközben a másik oldalra állt: elhagyta a palotát, és csatlakozott a Caesarral szemben harcoló egyiptomi erőkhöz. A fiatal hercegnőt királynővé kiáltották ki, így egy csapásra Kleopátra komoly riválisává vált. Arszinoé szerepe azért is különleges, mert nem maradt pusztán jelképes uralkodó: a rómaiak elleni alexandriai háború egyik fontos alakja lett. Caesar erősítésének megérkezése azonban megfordította a harcok menetét. XIII. Ptolemaiosz menekülés közben meghalt, Arszinoé pedig római fogságba került. Kleopátra ekkor ismét megszilárdíthatta helyét Egyiptom trónján.

Arszinoét Caesar magával vitte Rómába, ahol Kr. e. 46-ban a hadvezér diadalmenetének egyik foglyaként mutatták be. Egy legyőzött uralkodó nyilvános felvonultatása a római győzelmi ceremónia része volt, Arszinoé azonban végül elkerülte a kivégzést. Caesar megkegyelmezett neki, majd Epheszoszba küldte, ahol Artemisz templomában kapott menedéket. A szentély elvileg biztonságot jelentett számára, és Arszinoé éveken keresztül száműzetésben élt. Egyvalami azonban nem változott: amíg életben volt, potenciális trónkövetelő maradt. Kleopátra számára ez különösen veszélyes lehetett. Húga egyszer már nyíltan szembeszállt vele, királynővé kiáltották ki, és támogatók sorakoztak fel mögötte.

Julius Caesar Kr. e. 44-es meggyilkolása után Kleopátra új római szövetségesre talált Marcus Antonius személyében. Nem sokkal később Arszinoé sorsa is megpecsételődött. Az ókori források szerint Kleopátra kérésére Marcus Antonius rendelte el Arszinoé kivégzését. A döntést még botrányosabbá tette, hogy a fiatal nőt Artemisz epheszoszi szentélyében ölték meg, vagyis azon a helyen, amelynek elvileg menedéket kellett volna biztosítania számára.

Arszinoé halálával Kleopátra egyik legveszélyesebb dinasztikus riválisa tűnt el. Nővére ezután még több mint egy évtizedig uralkodott Egyiptomban, és Julius Caesarral, majd Marcus Antoniusszal való kapcsolata révén az ókor egyik legismertebb alakjává vált. Arszinoé neve ezzel szemben szinte eltűnt Kleopátra árnyékában.

A történetnek van egy máig vitatott régészeti szála is. Epheszoszban egy különleges, nyolcszögletű síremlékben egy fiatal nő maradványait találták meg, és felmerült, hogy azok IV. Arszinoéhoz tartozhatnak. A sír helye és kora miatt az elképzelés nagy figyelmet kapott. Az azonosítást azonban nem sikerült egyértelműen bizonyítani, ezért nem állíthatjuk biztosan, hogy valóban Kleopátra húgának maradványai kerültek elő. A lelet körüli vita ugyanakkor ismét ráirányította a figyelmet arra a fiatal nőre, aki rövid időre maga is Egyiptom trónjáért harcolt, majd saját nővére egyik legveszélyesebb riválisává vált.