Este estimador se basa en el artículo anterior del supervisor de doctorado de Arellano, John Denis Sargan y Alok Bhargava (Bhargava y Sargan, 1983).
Estudió Ciencias Económicas en la Universidad de Barcelona, haciendo el doctorado en London School of Economics, en 1985.
Ha trabajado como profesor en la Universidad de Barcelona, en la London School of Economics y en el CEMFI, donde imparte econometría desde 1991.
Ha publicado artículos en la mayor parte de las principales revistas económicas, así como dos libros.
En 1991 publicó un célebre artículo, "Some Tests of Specification for Panel Data: Monte Carlo Evidence and an Application to Employment Equations", junto a Stephen Bond, en Review of Economic Studies.