Născut în Belgia, la Roubaix, pe 5 aprilie 1978, Tournant a început să îşi facă simţitiă prezenţa în competiţiile internaţionale de ciclism la începutul anilor '90, când concura la juniori. În 1996, a câştigat Campionatul Mondial de Ciclism pe Pistă pentru juniori.
După ce a trecut la seniori, Arnaud Tournant a devenit ciclistul cu cele mai multe titluri mondiale, obţinând, pe parcursul carierei sale nu mai puţin de 14 trofee la Campionatul Mondial. Pe lângă câştigarea cursei de un kilometru patru ani la rând (1998 - 2001), el a devenit principalul sportiv din echipa de sprint a Franţei, pe care a condus-o către nouă titluri mondiale la această probă.
În 2000, el a stabilit recordul mondial în cursa de un kilometru, oprind cronometrul la 1:00:148. Un an mai târziu, în luna octombrie, el se ducea în La Paz, Bolivia pentru a încerca să-şi doboare recordul pe velodromul situat la cea mai mare altitudine din lume.
Arnaud Tournant a devenit în octombrie 2001 primul ciclist care a reuşit să termine cursa de un kilometru sub un minut, cu 58,875 secunde. Legendarul Chris Hoy a încercat să îl egaleze pe francez, însă a reuşit un rezultat cu 0,005 secunde mai slab. Britanicul a declarat că a dat tot ce a avut, că nu putea să meargă mai repede de atât.
La Olimpiada de la Sydney, francezul şi-a condus echipa către o medalie de aur în proba de sprint. În finală, cicliştii din "hexagon" au reuşit să îi devanseze pe Chris Hoy, Craig Maclean şi Jason Queally din Marea Britanie (argint) şi pe australienii Sean Eadie, Darryn Hill şi Gary Neiwand (bronz).
În 2004, la Jocurile Olimpice de la Atena, Arnaud s-a întâlnit din nou cu britanicul Chris Hoy la proba de contra timp individual. Francezul pleca în cursă cu un oarecare avantaj, după ce stabilise în calificări un nou record olimpic. Hoy nu s-a lăsat impresionat de reuşita acestu
