Die Arte-Mediathek ist ein Onlineportal, das den Zuschauern des TV-Senders dessen Sendungsinhalte in Form von Live- und Online-Streams zur Verfügung stellt. Neben Filmen, Dokumentationen und weiteren Formaten können hier meist kurz nach der Erstausstrahlung im TV auch Serien wie etwa "River" oder "Occupied" angeschaut werden.
Die Mediathek des TV-Senders Arte ging erstmals 2007 online. Seit November 2010 ist die Arte-Mediathek auch auf dem Video-on-Demand-Portal Youtube vertreten sowie über Smart-TV und eine eigene App für mobile Endgeräte abrufbar. Die Inhalte stehen in der Mediathek in der Regel nur für einen begrenzten Zeitraum zur Verfügung. Einige Formate, insbesondere Koproduktionen, finden sich gelegentlich in Mediatheken anderer TV-Sender. So sind die Folgen der Serie "Bad Banks" beispielsweise über die Mediathek des ZDF abrufbar, während kürzere Clips, wie etwa Interviews mit den Darstellern, (auch) in der Arte-Mediathek zur Verfügung stehen.
Die Arte-Mediathek bietet ihren Nutzern auf der Startseite zahlreiche thematische Zusammenstellungen verschiedener Sendungsinhalte, auf die auch über das Hauptmenü des Onlineportals zugegriffen werden kann. Neben diversen "Themen-Highlights", "Sendungen A-Z" und "Entdecken Sie auch" finden sich hier die Rubriken "Aktuelles und Gesellschaft", "Kino", "Fernsehfilme und Serien", "Kultur und Pop", "ARTE Concert", "Wissenschaft", "Entdeckung der Welt" und "Geschichte". Diese Rubriken sind nochmals unterteilt in diverse Unterbereiche, so finden sich unter "Aktuelles und Gesellschaft" beispielsweise die Unterrubriken "Kultur News", "Hintergrund" und "ARTE Info" oder unter "Kino" etwa die Unterrubriken "Rund um den Film" oder "Stummfilme".
Neben dem Hauptmenü gliedert sich die Arte-Mediathek in die beiden Bereiche "Programm" und "Live". Der Bereich "Programm" ist unterteilt in die Unterbereiche "TV-Programm" und "ARTE Concert". Letzterer stellt eine Auflistung des aktuellen Konzertprogramms auf Arte zur Verfügung. Der Unterbereich "TV-Programm" zeigt nach Tagen und Uhrzeit geordnet die in der Arte-Mediathek verfügbaren Inhalte des aktuellen Programms des TV-Senders. Im Bereich "Live" ist das momentan ausgestrahlte TV-Programm des Senders als Live-Stream zu sehen. Außerdem hält der Bereich eine Auflistung des Tagesprogramms bereit.
Die Suchfunktion der Arte-Mediathek ermöglicht es dem Nutzer, nach einer bestimmten Sendung zu suchen. Neben einer freien Programmsuche finden sich hier die Rubriken "Meistgesehen", "Neueste Videos", "Letzte Chance" und "Sendungen A-Z". Letztere Rubrik umfasst eine alphabetisch geordnete Auflistung aller aktuell in der Arte-Mediathek verfügbaren Formate des TV-Senders, so findet sich etwa das Format "28 Minuten – Das Nachrichtenmagazin" unter der Ziffernfolge 0-9. Die Rubrik "Meistgesehen" hält die populärsten Videos bereit, die Rubrik "Neueste Videos" die Neuzugänge der Mediathek, während in der Rubrik "Letzte Chance" Videos, die nur noch für kurze Zeit in der Mediathek zur Verfügung stehen, zu finden sind.