בן יעל ופנחס. נולד ביום ה' בשבט תש"ל (12.1.1970) באשקלון. בצעירותו עבר עם משפחתו לבאר שבע. משפחתו המורחבת תרמה רבות להתיישבות, ביטחון ולקליטת עלייה. ילד עיקש, עם חיוך כובש היה שי. בהיותו בן שלוש שנים בלבד, הרכיב דגמים מורכבים על-ידי קריאת תוכניות בנייה. בגיל ארבע, נהג להחליף ספרים בספרייה ולקרוא בהם לאחותו הקטנה ולילדי הגן. בשנים אלו החל לנגן באורגן ולפרוט על פנסתר. את ימי שהותו בגן החליף עד מהרה וקפץ לכיתה א'. שי היה בעל נפש רגישה ופיוטית, עירני ליופי, ובעל חושים מפותחים. בגן אמרו עליו, "ילד חכם, עם עיניים יוקדות הרוצות לדעת עוד ועוד". הוא אהב לרשום ולצייר, וכל פיסת נייר שנקרתה בדרכו זכתה בציוריו. את לימודיו בכיתות היסוד עבר בבית-הספר 'מעיין' בבאר שבע, והמשיך את לימודיו בבית-הספר הריאלי בחיפה ובפנימייה הצבאית. הוא זכה שם בתארים נוספים – "הומניסט, אינטלקטואל, ואציל נפש". בשנים אלו עסק בשעות הפנאי בספורט, בג'ודו ובריצות למרחקים שבהן זכה להישגים יפים. בשנת 1984 זכה במקום השלישי באליפות הארץ בג'ודו לנערים. הוא השתתף במרתון תל אביב בהקפת התבור ובמירוץ של אוניברסיטת חיפה. בשנת 1987 זכה במקום הראשון במירוץ השנתי המסורתי של להבים, מקום מגוריו. שי היה נער בעל עקרונות, הוא בחר ללמוד בפנימייה הצבאית, וייעד עצמו לשירות ממושך בצבא.
"אנשים כמוני," אמר, "צריכים לתרום למדינה." אמינות לערכים, חברות ורגישות לאדם ולטבע, היו מושגי מפתח בחייו. את ציוריו המתוכננים ניתן למצוא על חולצות המחזור, וכן בספר המחזור בסיום הלימודים.
באמצע נובמבר 1987 גויס שי לצה"ל והתנדב לחטיבת הצנחנים. הוא עבר את כל המסלול הקשה, וכשהוצע לו זימון ישיר לקורס קצינים טען "אם אני צריך לפקד על חיילים, אני צריך לחוש מה עובר עליהם, וזאת ארגיש רק אם אעבור בעצמי את כל השלבים." ובאמת לאחר תקופה ממושכת יצא לקורס קצינים, וחזר לחטיבה. כשהגיע בפעם הראשונה במסגרת תפקידו לגבול הצפון אמר: "רק מי שרואה את יישובינו מנקודת ראות זו, מבין איזו חשיבות יש לשירותו כאן, ואיזו אחריות מוטלת עליו."
שי שילב קשיחות עם יכולת להקשיב, להבין והרבה אמון הדדי. לאורך כל הדרך אהב את חייליו והיה גאה בם. בשנים אלו, עקב פעילותו הצבאית ו"מרד ההתבגרות", נטש את הנגינה. אך בכל הזדמנות, ובעיקר ברגעים שבהם שהה עם עצמו, בחדרו או במקלחת, ניתן היה לשמוע את שירתו, שבאמצעותה נתן ביטוי לאהבתו למוסיקה. גם בתקופות של לחימה ואימונים המשיך לצייר ולאייר, גם על גבי מחברת פקודות של הפלוגה ועל דפי נייר שונים שנאספו לאחר-מכן.
שלוש פעמים נפצע שי במהלך שירותו הצבאי. בשנת 1988 נפגע בפעילות בט"ש-אינתיפאדה בטובס. בשנת 1991 נפצע בבקעת הירדן בהיתקלות עם מחבל, וביוני 1991 נפצע במוצב בלבנון בהיתקלות עם חוליית מחבלים. חבריו בצבא מתארים אותו כ"איש צבא, קצין מבריק, מפקד נערץ, אדם בעל שיעור קומה, אופי של ברזל, וחבר נהדר".
ביום ז' בכסלו תשנ"ב (14.11.1991) נפל בעת מילוי תפקידו. שי נהרג בתאונת-דרכים בכביש בקעת הירדן, שעה שביצע משימתו. הוא הובא לקבורה בבית-העלמין הצבאי בבאר שבע. השאיר אחריו הורים ושתי אחיות – חן ופז.
פקודיו וחבריו לנשק נפרדו משי ליד קברו: "היית לנו מורה ומחנך בעת ובעונה אחת, הראית לנו מה היא דמותו של מפקד…"
במכתב תנחומים למשפחה השכולה כתב מפקד היחידה: "בפרק הזמן ששירתנו יחד, במחיצתו של שי, למדנו להכיר את אשר הולדתם, גידלתם וחינכתם. את נחישותו הרבה כקצין בעל שיעור קומה, את אומץ לבו, את מסירותו הרבה לחטיבה, לפלוגה ולגדוד. את אהבתו הגדולה לחייליו, ודאגה לרווחתם. על כל אלה, ועל הרבה אחרים, מצאנו את שי לפני מספר חודשים כראוי לפקד ולחנך פלוגת צנחנים, אך המוות גזל אותו מאיתנו. כואב ודואב, נזכור אותו לעד." תעודת הוקרה וכבוד חתומה בידי ראש אכ"א נשלחה למשפחתו. מאז נפילתו נקרא המירוץ השנתי המסורתי בלהבים על-שמו ולזכרו של סגן שי ארבלי. 22 עצים ניטעו בהרי ירושלים לזכרו.
טירוני פלוגת צנחנים אימצו את אחד הסמלים המשורבטים של שי, והפכו אותו לסמל הפלוגה. הסמל הונצח על חולצות סיום הטירונות ועל שער הפלוגה.