Мощи святителя Арсения были обретены нетленными в Желтиковом монастыре в 1483 г. С того же года в Твери было установлено празднование ему по благословению Тверского епископа Вассиана.
Служба святому составлена в XVI веке; канон и стихиры Феодосия, инока Желтикова монастыря, составлены в 1483 году.
На серебряной раке святителя Арсения были изображены семь его чудес: первое — воскрешение рыболова Терентия; второе — дарование сына Иоанну Карташу; третье — исцеление протоиерея Алексия, страдавшего ногами; четвертое — исцеление девицы Устинии Головенковой; пятое — спасение одного человека от удавления; шестое — с покровом святого (когда в 1606 г. поляки ворвались в Желтиков монастырь, один всадник сорвал покров над ракой святителя и положил на своего коня. Конь взвился на дыбы и упал вместе с всадником, обоих нашли мертвыми) седьмое — исцеление Григория и жены его, бывших душевнобольных. Канонизация святителя Арсения состоялась на Московском Соборе 1547 года.
Ко второй памяти святителя Арсения, в первое воскресенье после 29 июня, ныне приурочено празднование Собора Тверских святых.
Благочестно пожив во святительстве, люди просветил еси учением твоим, и о храме Пречистыя вельми подвизався и любитель монахов быв, сего ради от Христа паствы твоея венец приял еси. Темже яко апостольскаго престола наместника и святителя великаго чтуще тя, молим, чада твоя, блаженне: от всех бед избави нас яже ко Христу молитвами твоими, святителю Христов Арсение, отче наш.
Восприемши радостно честныя твоя мощи Пречистыя церковь, в нюже честно вносимы множеством священномонахов и князи благоверными, и яжи приемши, яко сокровище многоценное. Темже и мы ныне, твоея ограды словесныя овцы, окрест раки твоея предстояще, любезно вопием ти: не забуди чад твоих, отче, ихже мудре собрал и возлюбил еси, яко да зовем ти: радуйся, святителю Арсение, пастырю и учителю наш.
Призри от горних высот, святителю отче Арсение, на нас, смиренных и грешных, во умилении душ и сердец к тебе прибегающих, верою крепкою на тя уповающих, любовию нелицемерною просящих тебе заступления, тебе бо молитвенника благоприятнаго вемы ко Всемилостивому Богу. Пролей о нас твоя святыя молитвы и умоли человеколюбца Господа не погубити нас со беззаконьми нашими, но обратити нас к покаянию и исправлению, да прочее время жития нашего земнаго не в работе греху и страстем, но в делании заповедей Его святых и в благочестии провождаем и со благою надеждою достигнем кончины нашея. В час же смертный наипаче явися нам, отче, заступник благий, ускори тогда на молитву о нас, безпомощных, и помози нам со причастием Таинств Божественных мирную и благую кончину улучити, грозныя мытарства воздушныя безбедно прейти и унаследовати горнее Царство. Ей, святителю Божий, не презри нас и не посрами упования нашего, но буди о нас предстатель немолчный к Богу. Пастырю наш добрый, упаси нас бодренными твоими молитвами и сохрани ненаветны