Arkadi Plastov syntyi vuonna 1893 talonpoikaisperheeseen Prislonihan kylässä Simbirskin maakunnassa. Hänen perhepiirissään oli ikonimaalareita, ja Plastov kiinnostuikin jo lapsena kuvataiteesta. Hän opiskeli vuonna 1903 Simbirskin Hengellisessä oppilaitoksessa ja myöhemmin Simbirskin Hengellisessä seminaarissa. Vuodesta 1914 alkaen hän opiskeli Moskovan maalaus- veisto- ja rakennustaiteen opistossa ja palasi vuonna 1917 kotikyläänsä, missä hän piirsi ja maalasi erityisesti luontoon liittyviä aiheita ja kylässä asuvien talonpoikien elämää. Vuonna 1931 Plastovin koti tuhoutui tulipalossa ja samalla paloi koko hänen tuotantonsa, mutta Plastov jatkoi lannistumatta uusien töiden maalaamista.
Julkisuuteen Plastov tuli vuonna 1935 neuvostoelämää kuvaavilla teoksillaan, joissa ilmenevät niin hänen rakkautensa synnyinmaataan kohtaan kuin hänen maalaustaitonsakin. Toisen maailmansodan seurauksena Plastov ryhtyi kuvaamaan maalauksissaan Neuvostoliiton kansan sodanaikaisia kärsimyksiä, naisten töitä, vanhuksia ja lapsia kolhooseissa. Kyläelämän kuvaaminen pysyi sodan jälkeenkin tärkeänä Plastovin aihepiirinä. Hänen kuvituksiaan on monissa Neuvostoliiton oppikirjoissa.

Plastovin maalausta Kevät vuodelta 1951 pidetään käännekohtana Neuvostoliiton taidehistoriassa, sillä ensimmäistä kertaa sosialistisen realismin kaudella teoksessa kuvataan täysin epäpoliittista arkielämän aihetta.

Arkadi Plastov sai akateemikon arvon, kun hänet valittiin Venäjän taideakatemian jäseneksi vuonna 1947. Hänet palkittiin mm. Stalin-palkinnolla vuonna 1946 ja Lenin-palkinnolla vuonna 1966. Plastov kuoli 12. toukokuuta 1972 kotikylässään Prislonihassa.

Hänen teoksiaan on esillä Venäläisen taiteen museossa Pietarissa, Tretjakovin galleriassa Moskovassa ja Kiovassa Venäläisen taiteen museossa sekä monissa taidemuseoissa ja gallerioissa ulkomailla. Plastovia arvostetaan yhtenä merkittävimmistä sosialistisen realismin taiteilijoista.

Vuonna 2010 Uljanovskin taidemuseon yhteyteen avattiin taiteilija Arkadi Plastovin museo.