В миру преподобномученицу звали Анной Гавриловной Добронравовой. Родилась она в 1879 году в семье священника — в селе Шегарском, что в Юрьев-Польском уезде Владимирской губернии. Окончив епархиальное училище, поступила учительницей в детский приют при Шуйском Воскресенско-Феодоровском монастыре: учила девочек грамоте и рукоделию. В этом же монастыре приняла постриг с именем Арсения, а в 1915 году, после кончины прежней настоятельницы, сёстры избрали её игуменией.

Она усердно читала святых отцов и особенно держалась советов святителя Игнатия (Брянчанинова). В обители вела тихую, уединённую жизнь, считала себя ниже всех и часто сама спрашивала совета у сестёр.

После 1917 года монастырь распорядились закрыть, но затем разрешили не закрывать при условии, что монахини будут работать в совхозе. Сочувствовавший сёстрам директор уговорил их согласиться: обещал платить за труд, а работать должны были только те, кто может. По праздникам сёстры не работали и были в храме на молитве, и, прежде чем поставить монахиню на работу, директор спрашивал разрешения у игумении. Так, посреди общего разорения, обитель прожила ещё десять лет. В 1929 году пришло распоряжение закрыть монастырь и не допускать ни служб, ни иноческой жизни ни под каким видом. Директор совхоза, не желая участвовать в разорении, уволился и уехал. Монастырь закрыли.

В апреле 1932 года игумению арестовали, обвинив в противодействии власти. Виновной она себя не признала, и в октябре суд назначил ей три года ссылки в Казахстан: сначала жила в Алма-Ате, потом была сослана в Каркалинск, где приняла схиму с именем Фома. После ссылки, в 1935 году, она перебралась во Владимир. А в конце июня 1938 года последовал новый арест: теперь ей вменяли участие в «контрреволюционной организации».

В тюрьме она тяжело заболела и скончалась 23 января 1939 года в больнице Ивановской тюрьмы. Причину смерти врачебный отчёт назвал прямо: сердце не выдержало на почве полного истощения организма. В августе 2000 года она была причислена к лику новомучеников и исповедников Российских для общецерковного почитания.

Преподобномучениц на иконах пишут в монашеском одеянии, обычно с крестом в руке — знаком мученичества; узнают образ по надписанному имени.