Schwarzenegger jest członkiem Partii Republikańskiej. Za swój wzór uważa prezydenta Ronalda Reagana. Podobnie jak on popiera wolny rynek, jednak w kwestiach obyczajowych wykazuje bardziej liberalne podejście.
Karierę polityczną rozpoczął w latach 90. jako przewodniczący prezydenckiej rady do spraw kultury fizycznej i sportu za prezydentury George’a Busha seniora oraz później stanowej rady w Kalifornii za gubernatora Petera Wilsona. W 2003 wystartował w wyborach na gubernatora stanu Kalifornia, odbywających się w związku z odwołaniem demokraty Graya Davisa. W trakcie kampanii oskarżany był o niemoralne prowadzenie się, a nawet o wyznawanie ideologii narodowego socjalizmu, wyborcy jednak nie dali wiary tym pogłoskom i większością 55,4% głosów odwołali Davisa, po czym 48,6% wybrali Schwarzeneggera.
Jako gubernator Arnold Schwarzenegger zmniejszył podatki i ograniczył przywileje socjalne, zmniejszając koszty prowadzenia biznesu. Przez dłuższy czas cieszył się wysokim poparciem (rzędu 65%). Po przegranym referendum w sprawie cięć socjalnych i negatywnej kampanii pod jego adresem przeprowadzonej przez związki zawodowe, to poparcie nieco się zmniejszyło. Jednak w listopadzie 2006 roku Schwarzenegger ponownie bez problemu wygrał wybory, zdobywając 56,0% głosów.
Od dnia rozpoczęcia sprawowania urzędu nie ułaskawił żadnego skazańca (w tym czasie wykonano trzy wyroki śmierci).
Przez dłuższy czas spekulowano na temat możliwości ubiegania się przez Schwarzeneggera o urząd prezydenta Stanów Zjednoczonych po końcu drugiej kadencji prezydenta George’a W. Busha. Pomysł upadł, gdyż wymagałoby to uchwalenia poprawki do konstytucji – obecnie prezydentem może zostać jedynie osoba, która urodziła się na terenie należącym do Stanów Zjednoczonych. W USA obowiązuje bowiem prawo ziemi.
