Née en 1957 à Boulogne-Billancourt dans une famille d'éditeurs, Florence Arthaud apprend la voile à Antibes. Après un grave accident de la route à 17 ans, elle se rétablit et effectue une première traversée de l'Atlantique.
Elle participe à la première Route du Rhum en 1978 (11e) puis à de nombreuses courses transatlantiques et en double dans les années 1980 et 1990. En 1986, elle se déroute pour porter assistance à Loïc Caradec, disparu en mer.
Sur le trimaran Pierre 1er, elle bat en août 1990 le record de la traversée de l'Atlantique Nord en solitaire d'ouest en est, puis remporte en novembre la Route du Rhum, première femme à y parvenir. Elle est élue championne des champions de L'Équipe cette année-là.
Par la suite, elle court notamment la Transat AG2R, la Transat Jacques-Vabre 2007 en Class40 avec Luc Poupon, et publie plusieurs livres dont son autobiographie Un vent de liberté (2009). Tombée de son bateau au large du cap Corse en 2011, elle est secourue. Elle meurt le 9 mars 2015 dans l'accident d'hélicoptère de Villa Castelli, en Argentine, pendant le tournage de l'émission Dropped.
Sa mémoire reste vivante : le film Flo, réalisé par Géraldine Danon avec Stéphane Caillard dans son rôle, sort en 2023 après une présentation au Festival de Cannes, et un hors-série lui est consacré en 2026, tandis que ses livres continuent de se vendre en poche.