Televisione:
* Doctor Who (2010-2012): Ha interpretato il ruolo di Rory Williams, il compagno dell'Undicesimo Dottore (Matt Smith). Questo ruolo è stato un grande passo avanti per lui e lo ha reso un nome familiare.
* Broadchurch (2013-2017): Ha interpretato il ruolo del reverendo Paul Coates, un personaggio complesso e intrigante che viene coinvolto nelle indagini sull'omicidio di un giovane ragazzo.
* Leggende di domani (2016-2020): Ha interpretato il ruolo di Rip Hunter, un viaggiatore del tempo e leader dei Time Masters.
* L'uccello del buon signore (2020): Ha interpretato il ruolo di John Brown, un controverso abolizionista.
* L'ultimo regno (2019-2022): Ha interpretato il ruolo dell'enigmatico e feroce guerriero, padre Beocca.
Film:
* Il segreto del vecchio orologio (2006): Il suo primo ruolo in un lungometraggio, come Tom Swift.
* La signora di ferro (2011): Ha interpretato il ruolo del giovane Denis Thatcher, il marito di Margaret Thatcher.
* Atlante cloud (2012): Ha interpretato il ruolo di diversi personaggi in questo film complesso e ambizioso, tra cui un uomo bello e ben vestito e un proprietario di piantagioni stoico e crudele.
* L'uomo dell'U.N.C.L.E. (2015): Ha interpretato il ruolo dell'agente russo Gad.
* L'ospite del matrimonio (2018): Ha interpretato il ruolo di un personaggio misterioso ed enigmatico.
* La figlia del re (2022): Ha interpretato il ruolo del re Luigi XIV in questo adattamento del romanzo di Vonda N. McIntyre.
Altro:
* È anche apparso in numerose produzioni teatrali, comprese le produzioni londinesi e di Broadway di "Once" e "The Curious Incident of the Dog in the Night-Time".
Questo non è un elenco esaustivo, ma dà un'idea della portata e della profondità del lavoro di Arthur Darvill. È un attore talentuoso e versatile che ha costantemente scelto ruoli che lo sfidano e gli permettono di mostrare la sua gamma.