Отец выдающегося российского реформатора Петра Аркадьевича Столыпина, двоюродный дядя М. Ю. Лермонтова.
Родился в семье генерала Дмитрия Алексеевича Столыпина. Детские годы прошли в усадьбе Середниково. В шестнадцать лет определился в конную артиллерию в должности фейерверкера 4-го класса, в девятнадцать лет получил первый офицерский чин — прапорщика, но, дослужившись до подпоручика, вышел в отставку; когда русские войска отправились в Венгрию, вновь поступил на военную службу, затем участвовал в Крымской кампании.
В период между Крымской и Русско-Турецкой войнами, в сентябре 1857 года был назначен наказным атаманом Уральского казачьего войска. Оставил большой след в благоустройстве и реформировании городского хозяйства Уральска, устроении народного просвещения и общественных садов, один из бульваров города долгое время носил имя Столыпинского. В 1858 году Столыпиным был построен в Уральске городской театр, открылась библиотека, и даже музыкальная школа. В январе 1859 года за отличие по службе Столыпин А. награждается чином генерал-майора с зачислением в Свиту Его Императорского Величества. В 1862 году, Столыпин основывает в Уральске войсковую типографию, на территории войска открывается около ста школ, издаются учебники для казаков, он посылает их учиться в Петербург и Москву.
В мае 1868 года за отличия по службе, Столыпин производится в чин генерал-лейтенанта с оставлением по конной артиллерии, а в июне 1869 года оставляет военную службу, получает гражданский титул тайного советника и назначается шталмейстером Двора Его Императорского Величества. В этом году он продает усадьбу Середниково московскому купцу первой гильдии Ивану Григорьевичу Фирсанову и переезжает вместе с семьей в имение Колноберже Ковенской губернии.
Русско-турецкая война 1877-1878 годов приостановила гражданскую деятельность Столыпина. В начале войны, император Александр II проезжал через Вильну, где Столыпин Аркадий Дмитриевич встречал его на вокзале. Увидев Столыпина в придворном мундире, государь сказал: «- Как грустно мне видеть тебя не в военной форме», на что Аркадий Дмитриевич ответил: «- Буду счастлив ее надеть ваше величество». «- Тогда назначаю командовать корпусом действующей армии» — решил Александр II. Столыпин опять поступил на военную службу в действующую армию и отправился на войну. Супруга, княжна Наталья Михайловна Горчакова, поехала с мужем. Она выполняла работу сестры милосердия, ухаживала за ранеными под неприятельским огнем, за что была награждена бронзовую медаль.
По окончании войны Столыпин был назначен генерал-губернатором Восточной Румелии и Адрианопольского санджака (будущей Болгарии); позже командовал 9-м армейским и гренадёрским корпусами, в 1889 году был назначен членом «Александровского комитета о раненых», а в марте 1892 года назначается заведующим Дворцовой частью в Москве (Комендантом Московского Кремля) и в данной должности находился до своей смерти 17 ноября 1899 года . Кроме военных званий , Столыпин А. Д. имел высокий придворный чин обер-камергера, заслужил два монарших благоволения, 11 орденов, 8 медалей и знаков.
Написал «Историю России для народного и солдатского чтения» и ряд статей и воспоминаний, опубликованных в разных журналах и газетах.
Был дружен с Львом Николаевичем Толстым, с которым познакомился в Севастополе.
На академической выставке 1869 года экспонировались два скульптурных произведения Столыпина:
«Голова Спасителя» (по описанию Флавия)
«Медаль статуи Спасителя».
Также сочинял музыку.
Аркадий Дмитриевич Столыпин был женат дважды.
Первая супруга — Устинова Екатерина Андриановна (?-1847?) Дети:
Дмитрий Аркадьевич (15.11.1846 — 1899).
Овдовев, А. Д. Столыпин женился вторично.
Вторая супруга — княжна Наталья Михайловна Горчакова (31.05.1827-21.11.1889), принадлежала к славному и древнему роду Горчаковых, ведущему свое начало от святого князя Михаила Черниговского, замученного в Орде в 1246 году «за твердое стояние за православную веру» по приказу хана Батыя (Бату).
Дети:
Михаил Аркадьевич (23.09.1859 — 07.09.1882) убит на дуэли князем Шаховским, невеста Михаила Аркадьевича — Ольга Нейдгардт стала впоследствии супругой его младшего брата Петра Аркадьевича.
Пётр Аркадьевич (02.04.1862 — 05.09.1911),
Александр Аркадьевич (30.12.1863 — 1925?)
Мария Аркадьевна (23.04.1861 — 1923).