Allí militó al lado del líder histórico de la agrupación, Jóvito Villalba, y fue presidente de su sección juvenil, la entonces llamada Vanguardia Juvenil Urredista.
Esta entidad administrativa del este de Caracas agrupaba para ese entonces a las actuales alcaldías de Sucre, Chacao, El Hatillo y Baruta;[3] Arreaza tenía para el momento 25 años de edad y es aún hoy la persona más joven en haber detentado tal responsabilidad en esos municipios.
Ocupaba ambos cargos cuando tuvo lugar el proceso político que Jóvito Villalba organizó en abril de 1966 en contra del Secretario General de URD, Alirio Ugarte Pelayo, cuya creciente influencia en el seno del partido suponía un alto riesgo para las aspiraciones presidenciales de Villalba.
Dedicado temporalmente al ejercicio privado del derecho, aceptó en 1967 una plaza como profesor de sociología en la Universidad Central de Venezuela, cátedra por aquel entonces coordinada por el fundador del partido social-cristiano COPEI, Rafael Caldera.
Durante su permanencia al frente de la Gobernación, Francisco Arreaza también impulsó la realización de obras como el Palacio Legislativo del Estado Anzoátegui; el puente Monagas sobre el río Neverí; diversos trabajos de saneamiento en la capital anzoatiguense, Barcelona; la prolongación del Paseo Colón y la avenida Constitución en Puerto La Cruz; así como acueductos, plantas de tratamiento, escuelas, carreteras, plazas, centros culturales y otros trabajos de infraestructura en diversas localidades del estado.