15 Mart 1936 yılında Kayseri'de doğdu. Göksel Arsoy'un annesi Girit Hanya eşrafından Girit Mutasarrıfı Mollazade Ali Talat Bey'in torunu ve Hırkazade Ahmet'in kızıdır.
Yapımcı Fuat Rutkay'ın yönlendirmesiyle 1957 yılında Sırrı Gültekin'in yönettiği Kara Günlerim adlı ilk filmi ile sinemaya adım attı ve bunu takiben 1958'de Kelepçe'de oynadı. 1959'da Samanyolu adlı filmiyle de ün yaptı. Bu filmlerin çoğunda oyuncu Belgin Doruk ile oynadı.
Altın Çocuk takma adıyla tanınan Göksel Arsoy, özellikle 60'lı yılların başında sayısız filmde rol almıştır. Bulunmaz Uşak, Taş Bebek en sükse yapan filmlerindendir.
1999'da 36. Antalya Film Festivali'nde Yaşam Boyu Onur Ödülü'ne layık görüldü. Ayrıca kendi adına bir film şirketi kurarak prodüktörlük yaptı.
Göksel Arsoy, 1990'larda Mirasyediler dizisinde oynadı. 2004 yılında TRT için hazırlanan Üvey Ana televizyon filminde Emin karakterini canlandırdı ve oğlu Gökhan Arsoy ile aynı yapımda yer aldı. 2005 yapımı Asla Unutma dizisinde Vahit rolünü üstlendi. 2006 tarihli Unutulmayanlar ise sonraki dönem sinema çalışmalarından biri oldu.
Arsoy, Sinema Oyuncuları Derneği (SODER), İstanbul Tenis Kulübü (İTK) ve 2002 ile 2008 yılları arasında Türkiye Herkes İçin Spor Federasyonu başkanlığını yürüttü. 2017 yılında Altın Çocuk adlı otobiyografisini yayınladı.
2024 yılında Türkiye Cumhuriyeti Cumhurbaşkanlığı Kültür ve Sanat Büyük Ödülü'ne layık görüldü.
1957 yılında havaalanında çalışırken tanıştığı Soley Oben Arsoy’la 12 Nisan 1961’te evlendi. Çiftin 1963 yılında Aşkım adlı kızları, 1965 yılında ise Gökhan Arsoy adlı oğulları dünyaya geldi. Oğlu Gökhan Arsoy,bir dönem oyunculuk yaptı. Daha sonra oyunculuğu bıraktı ve klasik ve eski otomobilleri toplayıp restore edip yenilemeye başladı.
Göksel Arsoy, 5 Ekim 2026'da İstanbul'da hayatını kaybetti. Kızı Aşkım Arsoy, sebebin yaşlılık olduğunu belirterek, babasının son iki yıldır hiç sağlık problemi yaşamadığını bildirdi.
Rol Aldığı Projeleri;
2006 - Unutulmayanlar (Cihat) (Sinema Filmi)
2005 - Asla Unutma (Vahit) (TV Dizisi)
2004 - Üvey Ana (Emin) (TV Filmi)
2003 - Yeşilçam Denizi (TV Programı)
1995 - Mirasyediler (Sedat Çelik) (TV Dizisi)
1978 - Dost Bildiklerim (Sinema Filmi)
1970 - Sürtük (Ferdi) (Sinema Filmi)
1968 - Altın Avcıları (Sinema Filmi)
1967 - Altın Çocuk Beyrut'ta (Sinema Filmi)
1967 - Son Kurban (Sinema Filmi)
1967 - Ortaşark Yanıyor (Sinema Filmi)
1967 - Yayla Kızı Yıldız (Sinema Filmi)
1966 - Altın Çocuk (Altın Çıcuk) (Sinema Filmi)
1966 - Kenarın Dilberi (Sinema Filmi)
1965 - Yıldızların Altında (Sinema Filmi)
1965 - Son Darbe (Ümit) (Sinema Filmi)
1965 - İsyancılar (Sinema Filmi)
1964 - Yılların Ardından (Sinema Filmi)
1964 - Evcilik Oyunu (Necmi Gökmen, Veziroğlu) (Sinema Filmi)
1964 - Kırk Küçük Anne (Çetin) (Sinema Filmi)
1964 - Kızgın Delikanlı (Sinema Filmi)
1963 - Makber (Feridun) (Sinema Filmi)
1963 - Beyaz Güvercin (Sinema Filmi)
1963 - Cici Can (Cici Can) (Sinema Filmi)
1963 - Zoraki Milyoner (Sinema Filmi)
1963 - Leyla ile Mecnun Gibi (Sinema Filmi)
1963 - Bulunmaz Uşak (Sinema Filmi)
1963 - Şafak Bekçileri (Üstteğmen Ferit Akıncı) (Sinema Filmi)
1963 - Genç Kızların Sevgilisi (Sinema Filmi)
1963 - Kezban (Doktor Ferit) (Sinema Filmi)
1962 - Esir Kuş (Ümit) (Sinema Filmi)
1962 - Akasyalar Açarken (Sinema Filmi)
1962 - Öldüren Bahar (Sinema Filmi)
1962 - Gençlik Hülyaları (Sinema Filmi)
1962 - Yalnızlar İçin (Sinema Filmi)
1962 - Biz de Arkadaş mıyız? (Sinema Filmi)
1962 - Şehirdeki Yabancı (Aydın) (Sinema Filmi)
1962 - Küçük Beyefendi (Sinema Filmi)
1962 - Ne Şeker Şey (Sinema Filmi)
1962 - Aşk Merdiveni (Sinema Filmi)
1962 - Gümüş Gerdanlık (Sinema Filmi)
1962 - Gönül Avcısı (Sinema Filmi)
1962 - Kiralık Koca (Sinema Filmi)
1962 - Billur Köşk (Sinema Filmi)
1962 - Aşka Karşı Gelinmez (Sinema Filmi)
1961 - Kızıl Vazo (Sinema Filmi)
1961 - Bir Bahar Akşamı (Suat) (Sinema Filmi)
1961 - Güneş Doğmasın (Sinema Filmi)
1961 - Bülbül Yuvası (Sinema Filmi)
1961 - Bir Yaz Yağmuru (Sinema Filmi)
1961 - Zavallı Necdet (Necdet) (Sinema Filmi)
1961 - Aşkın Saati Gelince (Bülent) (Sinema Filmi)
1961 - Unutamadığım Kadın (Orhan) (Sinema Filmi)
1961 - Bir Demet Yasemen (Fahri) (Sinema Filmi)
1961 - Yavru Kuş (Sinema Filmi)
1961 - Melekler Şahidimdir (Sinema Filmi)
1961 - İki Aşk Arasında (Sinema Filmi)
1961 - Boş Yuva (Sinema Filmi)
1961 - Seni Kaybedersem (Sinema Filmi)
1961 - Yaban Gülü (Sinema Filmi)
1960 - Kahpe (Bülent Ar) (Sinema Filmi)
1960 - Aşk Rüzgarı (Sedat) (Sinema Filmi)
1960 - Taş Bebek (Yüksel) (Sinema Filmi)
1960 - Satın Alınan Adam (Naci) (Sinema Filmi)
1960 - Nilüfer Orman Çiçeği (Sinema Filmi)
1959 - Samanyolu (Sinema Filmi)
1959 - Ömrüm Böyle Geçti (Sinema Filmi)
1958 - Yaprak Dökümü (Şefket) (Sinema Filmi)
1958 - Kelepçe (Sinema Filmi)
1957 - Ham Meyva (Sinema Filmi)
1957 - Kara Günlerim / Yaşayan Ölüler (Sinema Filmi)
Yapımcılığını Üstlendiği Projeleri;
1967 - Ortaşark Yanıyor (Sinema Filmi)
1967 - Altın Çocuk Beyrut'ta (Sinema Filmi)
1966 - Altın Çocuk (Sinema Filmi)
1965 - Canın Cehenneme (Sinema Filmi)
1965 - Yıldızların Altında (Sinema Filmi)
1964 - Evcilik Oyunu (Sinema Filmi)
1964 - Kızgın Delikanlı (Sinema Filmi)
1963 - Şafak Bekçileri (Sinema Filmi)
1963 - Cici Can (Sinema Filmi)
1962 - Yalnızlar İçin (Sinema Filmi)
1962 - Akasyalar Açarken (Sinema Filmi)