Arna Wendell Bontemps nació el 13 de octubre de 1902 en Alexandria, Luisiana, hijo de un albañil criollo y de una maestra de escuela. A los tres años, él y su familia se trasladaron a Los Ángeles después de que su padre fuera amenazado por dos hombres blancos borrachos. Bontemps creció en California y fue enviado al internado de la Academia de San Fernando con la instrucción de su padre de «no ir allí actuando de color». Más tarde, Bontemps señaló esto como un momento formativo, y resentiría lo que consideraba un esfuerzo por hacerle olvidar su herencia. Se graduó en el Pacific Union College de Angwin en 1923 con un AB.
En 1924 aceptó un puesto de profesor en Harlem, Nueva York. Se casó con Alberta Johnson, una antigua estudiante, en 1926; con el tiempo tendrían seis hijos. Aunque su plan original era obtener su doctorado en inglés, aceptó puestos de profesor para mantener a su familia. Por suerte, fue mientras enseñaba en Harlem cuando se relacionó estrechamente con el Renacimiento de Harlem y entabló amistad con importantes artistas como Countee Cullen, W. E. B. DuBois, Zora Neale Hurston, James Weldon Johnson, Claude McKay, Jean Toomer y, sobre todo, Langston Hughes, con quien colaboraba frecuentemente.
Bontemps publicó por primera vez sus poemas en Crisis en 1924, y también más tarde en Opportunity, ambas revistas literarias que apoyaban el trabajo de los jóvenes escritores afroamericanos. En 1926 y 1927 Bontemps ganó tres premios por su poesía en estas publicaciones. Su primer libro de ficción fue God Sends Sunday (1931), la historia de un jinete negro de vida rápida llamado Little Augie. El libro recibió críticas mixtas: elogios por su importancia como libro de un autor negro, pero también críticas por su énfasis en el lado más sórdido de la vida de los negros.
Ese mismo año Bontemps se trasladó a Huntsville, Alabama, donde había aceptado un puesto en el Oakwood Junior College. En 1932 recibió otro premio por el relato corto «A Summer Tragedy» y publicó sus dos primeros libros infantiles, Popo and Fifina: Children of Haiti, con Langston Hughes, y You Can’t Pet a Possum en 1934. Comenzó a trabajar en Black Thunder: Gabriel’s Revolt: Virginia 1800, la historia de una rebelión de esclavos abortada dirigida por Gabriel Prosser. La novela, publicada en 1936, fue terminada en la casa de su padre en California. Al final del año escolar de 1934, Oakwood despidió a Bontemps, como reacción a la combinación de su política radical, los visitantes de fuera del estado, su colección personal de libros y las propias opiniones conservadoras y religiosas de la escuela.
En 1943, Bontemps obtuvo un máster en biblioteconomía por la Universidad de Chicago. Fue nombrado bibliotecario de la Universidad de Fisk, cargo que ocupó hasta su jubilación en 1965, seguido de títulos honoríficos y cátedras en la Universidad de Illinois y la Universidad de Yale, y un regreso a Fisk como escritor en residencia.
Murió el 4 de junio de 1973, de un ataque al corazón, mientras trabajaba en su autobiografía. Aunque Sterling A. Brown y Aaron Douglas señalaron que sus escritos no han recibido la atención crítica merecida, su labor como bibliotecario e historiador lo señalan como un gran cronista y conservador de los documentos del patrimonio cultural negro. La antigua casa de su familia en Luisiana es ahora el Museo Afroamericano y Centro de Artes Culturales Arna Bontemps.