Arna Wendell Bontemps syntyi 13. lokakuuta 1902 Alexandriassa, Louisianassa kreolilaisen muurarin ja opettajan poikana. Kolmevuotiaana hän muutti perheineen Los Angelesiin sen jälkeen, kun kaksi juopunutta valkoista miestä uhkaili hänen isäänsä. Bontemps varttui Kaliforniassa ja lähetettiin San Fernando Academyn sisäoppilaitokseen isänsä ohjeistamana, ettei hän ”menisi sinne näyttelemään värillistä”. Tämä oli Bontempsille myöhemmin tärkeä hetki, ja hän paheksui sitä, että hänen mielestään hänet yritettiin saada unohtamaan perintönsä. Hän valmistui Angwinissa sijaitsevasta Pacific Union Collegesta vuonna 1923 AB-tutkinnon suorittaneena.
Vuonna 1924 hän otti vastaan opettajanviran Harlemissa, New Yorkissa. Hän meni naimisiin Alberta Johnsonin, entisen opiskelijan, kanssa vuonna 1926; he saivat lopulta kuusi lasta. Vaikka hänen alkuperäinen suunnitelmansa oli hankkia tohtorin tutkinto englannin kielestä, hän otti vastaan opetustehtäviä elättääkseen perheensä. Onneksi Harlemissa opettaessaan hän liittyi läheisesti Harlemin renessanssiin ja ystävystyi merkittävien taiteilijoiden, kuten Countee Cullenin, W. E. B. DuBoisin, Zora Neale Hurstonin, James Weldon Johnsonin, Claude McKayn, Jean Toomerin ja erityisesti Langston Hughesin kanssa, jonka kanssa hän teki usein yhteistyötä.
Bontemps julkaisi runojaan ensimmäisen kerran Crisis-lehdessä vuonna 1924 ja myöhemmin myös Opportunity-lehdessä, molemmissa nuorten afroamerikkalaiskirjailijoiden työtä tukevissa kirjallisuuslehdissä. Vuosina 1926 ja 1927 Bontemps voitti näiltä julkaisuilta kolme palkintoa runoudestaan. Hänen ensimmäinen kaunokirjallinen teoksensa oli God Sends Sunday (1931), tarina nopeasti elävästä mustasta jockeysta nimeltä Little Augie. Kirja sai ristiriitaisia arvosteluja: kiitosta sen merkityksestä mustan kirjailijan kirjana, mutta myös kritiikkiä siitä, että se painotti mustien elämän saumaisempaa puolta.
Samana vuonna Bontemps muutti Huntsvilleen, Alabamaan, jossa hän oli ottanut vastaan työpaikan Oakwood Junior Collegessa. Vuonna 1932 hän sai toisen palkinnon novellista ”A Summer Tragedy” ja julkaisi kaksi ensimmäistä lastenkirjaansa, Popo and Fifina: Children of Haiti, yhdessä Langston Hughesin kanssa, ja You Can’t Pet a Possum vuonna 1934. Hän aloitti Black Thunder -teoksen kirjoittamisen: Gabrielin kapina: Virginia 1800, joka kertoo Gabriel Prosserin johtamasta epäonnistuneesta orjakapinasta. Vuonna 1936 julkaistu romaani valmistui hänen isänsä talossa Kaliforniassa. Lukuvuoden 1934 lopussa Oakwood erotti Bontempsin, mikä oli reaktio hänen radikaalin politiikkansa, osavaltion ulkopuolisten vierailijoiden, hänen henkilökohtaisen kirjakokoelmansa ja koulun omien konservatiivisten ja uskonnollisten näkemysten yhdistelmään.
Vuonna 1943 Bontemps sai kirjastotieteen maisterin tutkinnon Chicagon yliopistosta. Hänet nimitettiin Fiskin yliopiston kirjastonhoitajaksi, jota tehtävää hän hoiti eläkkeelle jäämiseensä asti vuonna 1965, minkä jälkeen hän sai kunniatohtorin arvonimen ja professorin arvonimen Illinoisin yliopistossa ja Yalen yliopistossa ja palasi Fiskiin residenssikirjoittajaksi.
Hän kuoli 4. kesäkuuta 1973 sydänkohtaukseen työskennellessään omaelämäkertansa parissa. Vaikka Sterling A. Brown ja Aaron Douglas totesivat, että hänen kirjoituksensa eivät ole saaneet ansaitsemaansa kriittistä huomiota, hänen työnsä kirjastonhoitajana ja historioitsijana viittaavat siihen, että hän oli suuri kronikoitsija ja mustan kulttuuriperinnön asiakirjojen säilyttäjä. Hänen perheensä vanha Louisiana-koti on nykyään Arna Bontemps African American Museum and Cultural Arts Center.