1981 yazında, Arnesen İspanya'dan Valencia CF tarafından satın alındı ve iki yıl sonra RSC Anderlecht'de oynamak için Belçika'ya gitti. 1988 yılında bir kez daha KNVB Kupası kazandı ve sakatlığı nedeniyle final maçında oynamadı ama Şampiyon Kulüpler Kupası'nı kazanan PSV takımının bir parçası oldu.
Aktif kariyerden sonra, Frank Arnesen ilk kez 1991 ile 1993 yılları arasında Bobby Robson altında PSV'de antrenör yardımcısı olarak atandı ve 1994 yılında kulübün genel müdürü oldu. 2004 Mayıs ayında Arnesen, David Plise yerine, Tottenham Hotspur'un başına getirildi. Arnesen Chelsea'ye Salomon Kalou, Florent Malouda ve John Obi Mikel'in getirilmesinde anahtar rol oynamıştır. Son zamanlarda eski Chelsea teknik direktörü Jose Mourinho Chelsea saflarındaki yetenekli gençlerin olmaması için Arnesen'in sorumlu olduğu bildirilmişti. 27 Kasım 2010 tarihinde Arnesen Chelse sportif direktörlüğünden istifa etmiş ve 2010-2011 sezonu sonunda takımdan ayrılmıştır. 20 Şubat'ta Hamburger SV takımına sportif direktör olarak katılmaya karar verdi.