Советский химик-органик, академик АН СССР (с 1953). Сын и ученик А. Е. Арбузова. Родился в Новоалександрии (ныне Пулавы, Польша). Окончил Казанский институт с.-х. и лесоводства (1926). В 1929—1935 работал в Казанском вет. институте и одновременно в 1930—1938 в Казанском хим.-технол. институте (с 1935 проф.), с 1938 — в Казанском университете. С 1960 директор научно-исследовательском хим. института Казанского университета и одновременно с 1965 директор института орг. и физ. химии АН СССР.
Исследования направлены на развитие теории строения орг. соед., химии терпенов, диеновых и фосфорорганических соед. и выяснение тонкой структуры орг. соед. Совмесно с А. Е. Арбузовым открыл (1929) реакцию образования свободных радикалов триарилметилового ряда из триарилбромметана. Разработал (1928—1929) широко используемый на практике метод выделения живицы. С 1930 исследовал хим. превращения терпенов. Установил направление реакции окисл. непредельных терпенов, механизм изомеризации оксидов терпенов в присутствии солей цинка. Открыл изомеризацию бициклических терпенов в алифатические, в частности а-пинена в аллоцимен. Совместно с А. Е. Арбузовым получил полные эфиры пирофосфористой кислоты и хлорангидриды диалкилфосфористых кислот. Изучал влияние различных галогенпроизводных на перегруппировку Арбузова. Получил новые типы фосфиновых кислот с гетероциклическим радикалом у фосфора, а также новые типы серо-, селен-, олово- и кремнийсодержащих соед. Изучал (1941— 1943) методы повышения морозостойкости СК, получения новых типов тиоколов и поликонденсационных мономеров. С 1945 работал в области диенового синтеза.
Герой Социалистического Труда (1969). Ленинская премия (1978), Гос. премия СССР (1951).