Μέσα στην πολιορκία της Βέροιας, ο επίσκοπος Αρσένιος δεν εγκατέλειψε το θυσιαστήριο και συνελήφθη ενώ τελούσε τη θεία λειτουργία στην Παλαιά Μητρόπολη της πόλης. Η μνήμη του χάθηκε στα σκοτεινά χρόνια της Τουρκοκρατίας και αναδύθηκε αιώνες αργότερα μέσα από μια φυλλάδα που εντοπίστηκε στα Μετέωρα. Ο ιερομάρτυρας Αρσένιος έζησε σε ταραγμένη εποχή ανάμεσα στον δέκατο τέταρτο και τον δέκατο πέμπτο αιώνα. Ήταν εποχή που η ολόκληρη Μακεδονία περνούσε διαδοχικές δοκιμασίες από τις τουρκικές επιδρομές και την προέλαση των κατακτητών στα μέρη αυτά.

Ως ποιμένας της τοπικής Εκκλησίας στάθηκε δίπλα στο ποίμνιό του μέχρι την τελευταία στιγμή της πολιορκίας, χωρίς να σκεφθεί τη δική του ασφάλεια. Όταν οι κατακτητές εισέβαλαν τελικά μέσα στην πόλη, τον βρήκαν να ιερουργεί μέσα στον ιερό ναό της Παλαιάς Μητροπόλεως. Το βυζαντινό αυτό μνημείο σώζεται ακόμη και σήμερα στο κέντρο της Βέροιας ως ζωντανός μάρτυρας του δράματος. Οι πηγές αναφέρουν ότι ο επίσκοπος τελειώθηκε μαρτυρικά είτε με σφαγή είτε με απαγχονισμό, χωρίς να αρνηθεί την πίστη και την ποιμαντική του ευθύνη απέναντι στο ποίμνιο.

Ο θάνατός του σφράγισε με ανεξίτηλο τρόπο την αφοσίωσή του στο μικρό κοπάδι των πιστών της σκλαβωμένης Βέροιας. Το σύντομο συναξάριο σε στίχους τον περιγράφει ως μέγαν ποιμένα της Βεροίας που πέθανε πρόθυμα υπέρ του ποιμνίου του εκείνη τη φοβερή ημέρα. Στα δύσκολα χρόνια της Τουρκοκρατίας το όνομα του ιερομάρτυρα ξεχάστηκε εντελώς και οι πιστοί κάτοικοι τιμούσαν τη μνήμη του χωρίς να γνωρίζουν ποιος ακριβώς ήταν αυτός ο επίσκοπος. Σε μια ορισμένη περίοδο μάλιστα ο άγιος επίσκοπος τιμήθηκε με το όνομα Καλλίνικος, κατά συγκατάβαση και ύστερα από επιθυμία του Μητροπολίτη Βεροίας Καλλινίκου Χαραλαμπάκη.

Η αλήθεια αποκαλύφθηκε χάρη στην επίμονη και υπομονετική έρευνα του ιστορικού της Βέροιας Γεωργίου Χιονίδη μέσα στα κελιά και τις βιβλιοθήκες των Μετεώρων. Εκεί ο ερευνητής εντόπισε μια παλιά φυλλάδα που περιείχε ολόκληρη την ιερή ακολουθία προς τιμήν του Αγίου Αρσενίου με το πραγματικό του όνομα. Το κείμενο της ακολουθίας ανέφερε επιπλέον μια σπουδαία λεπτομέρεια, ότι το λείψανο του μάρτυρα είχε ενταφιαστεί μέσα στον ναό κάποιου Μεγαλομάρτυρα της πόλης. Οι μελετητές εικάζουν σήμερα πως το άγιο σώμα του βρίσκεται κάτω από τον ναό του Μεγαλομάρτυρα Αγίου Δημητρίου, στην περιοχή κοντά στον νέο Μητροπολιτικό ναό.

Η μνήμη του ιερομάρτυρα τιμάται με ξεχωριστή κατάνυξη κάθε χρόνο στις είκοσι οκτώ του Μαΐου μέσα στον Μητροπολιτικό ναό της Βέροιας. Η ντόπια εκκλησιαστική κοινότητα αναγνωρίζει πλέον τον αληθινό προστάτη της και τιμά τη θυσία του πιστά. Με τις ποιμαντικές πρεσβείες του αγίου Αρσενίου, Κύριε, στερέωσε την Εκκλησία σου και ενίσχυσε τους ποιμένες της σε κάθε δοκιμασία.