В 1929 году он пришел в кинематограф, начинал как звукорежиссер, затем выступил как кинодраматург (соавтор сценария фильма "Золотые горы", 1931). Известность ему принесли историко-революционные и историко-биографические ленты.
Лео Оскарович Арнштам родился 15 (2) января 1905 года в Екатеринославле (ныне - Днепропетровск). В 1923 году он окончил Ленинградскую консерваторию по классу фортепиано, а уже с 1922 года занимался концертной деятельностью. В 1924-1927 годах Арнштам заведовал музыкальной частью Театра им. Вс.Мейерхольда, выступал как автор музыкального оформления ряда спектаклей в ленинградских театрах. В 1929 году он пришел в кинематограф, начинал как звукорежиссер, затем выступил как кинодраматург (соавтор сценария фильма "Золотые горы", 1931). Известность ему принесли историко-революционные и историко-биографические ленты. Как режиссер Арнштам дебютировал в 1932 году фильмом "Встречный". Среди других поставленных им известных лент - "Подруги" (1936), "Друзья" (1938),"Зоя" (1944), "Глинка" (1947), "Урок истории" (1957). До 1942 года Арнштам работал на киностудии "Ленфильм", а в 1945 году стал режиссером на киностудии "Мосфильм". Он также был известен как литератор, выступал как автор сценариев своих фильмов. Совместно с Леонидом Лавровским Лео Арнштам снял фильм-балет "Ромео и Джульетта" (1954), отмеченный призом Каннского кинофестиваля в 1955 году. В 1968 году на экраны вышел его последний фильм "Софья Перовская", рассказывавший о жизни русской революционерки. Творческие достижения режиссера были отмечены орденом "Знак Почета", двумя Сталинскими премиями (1946, 1947), почетным званием "Народный артист РСФСР" (1969).