Arsinoe (m.kreik. Ἀρσινόη, Arsinoē) oli kreikkalaisessa mytologiassa usean eri naishahmon nimi.
Arsinoe – tai toisen lähteen mukaan Alfesiboia – oli Psofiin kuninkaan Fegeuksen tytär. Hänen isänsä antoi hänet puolisoksi Alkmaionille, joka saapunut hoviin surmattuaan äitinsä Erifylen ja jouduttuaan siksi erinyksien vainoamaksi. Täältä hän kuitenkin lähti jatkamaan oraakkelin neuvosta matkaa Akhelooksen luo, joka puhdistikin hänet teostaan ja antoi tyttärensä Kallirrhoen hänelle vaimoksi. Tästä suhteesta syntyi kaksi poikaa.
Pian Kallirrhoe pyysi mieheltään Harmonian kaulanauhaa ja viittaa, jotka tämä oli antanut Arsinoelle, ja uhkasi muutoin jättää miehensä. Alkmaion suostui vastentahtoisesti ja saapui takaisin Fegeuksen hoviin pyytäen esineitä ja kertoi tarvitsevansa niitä puhdistautuakseen teostaan. Fegeus suostuikin, mutta kuultuaan tämän jälkeen Alkmaionin vievän niitä uudelle puolisolleen hän lähetti poikansa tappamaan tämän. Arsinoen kuultua tapahtuneesta hän alkoi moittia veljiään, jolloin nämä telkesivät hänet arkkuun ja antoivat hänet Agapenorille orjaksi.
Arsinoe – tai lähteestä riippuen myös Arsippe tai Aristippa – oli yksi minyadeista. Nämä kieltäytyivät osallistumasta Dionysoksen palvontamenoihin, ja niinpä jumala ilmestyi heille ja kehotti liittymään palvontaan. Kun minyadit eivät uskoneet hänen sanojaan, muuttui Dionysos häräksi, leijonaksi ja leopardiksi ja minyadit menettivät järkensä ja päättivät uhrata yhden pojistaan. Tämän jälkeen lähteestä riippuen joko Dionysos muutti heidät lepakoiksi tai Hermes linnuiksi.
Arsinoe oli myös yksi kuudesta nysiadista, Nysa-vuoren nymfistä.
Arsinoe oli Leukippoksen ja Filodiken tytär, dioskuurien ryöstämien vaimojen sisar. Messenialaisten lähteiden mukaan Arsinoe olisi synnyttänyt Asklepioksen ja Eriopiin suhteesta Apollonin kanssa.
Arsinoe – tai joissain lähtesissä Kilissa – oli Oresteen lastenhoitaja, joka pelasti tämän sylilapsena joutumasta Aigisthoksen surmaamaksi toimittamalla tämän pois maasta.
Arsinoe oli Kyproksen kuninkaan Nikokreonin tytär. Arkeofon oli häneen syvästi rakastunut, mutta hän ei saanut vastakaikua rakkaudelleen vaan kuoli lopulta nälkään. Hautajaisissa Arsinoe ei vuodattanut kyyneltäkään nuorukaisen edestä, ja tästä suuttuneena rakkauden jumalatar Afrodite muutti Arsinoen kiveksi.