Adını gözlerinin renginden alan Derya Arbaş, 18 Haziran 1968’de ABD’nin Santa Monica şehrinde dünyaya geldi. Annesi; 1965 Türkiye güzeli, oyuncu Zerrin Arbaş; babası Apaçi kızılderilisi, oyuncu Dehl Berti'ydi.
1974'te annesi Zerrin Arbaş'ın oynadığı Battal Gazi'nin Oğlu adlı filmde, annesinin çocukluğunu canlandırdı. Uzun yıllar Amerika'da yaşadıktan sonra 15 yaşında Kuyucaklı Yusuf filminde oynamak üzere Türkiye'ye geldi. 1985-1986 arasındaki kısa süre boyunca birçok filmde oynadı. Türkiye'de ilk kez geniş kitlelerce tanınması Playmen adlı derginin ilk sayı kapak güzeli olmasıyla olmuştur.
Dilan filmini çekerken Ağrı'da tanıştığı Nihat Polat ile 1986'nın sonunda gizlice evlendi. Bu evlilik döneminde sinemadan uzak kaldı. Kaliforniya Sanat Enstitüsü'nde, resim ve heykel eğitimi aldı. 1989'da ise kültür farklılığını öne sürerek boşandı. Bu arada, 1991'de babasını kaybetti.
1992 yılında bir Hollywood klasiği olan Rüzgâr Gibi Geçti filminin devamı niteliğinde çekilmesi planlanan Scarlet filminin başrol oyuncusunu seçmek için düzenlenen "Bir Scarlett Aranıyor" yarışmasının seçmelerinde, Türkiye ayağının birinciliğini İpek Çeken, Nilüfer Açıkalın, Aylin Arasıl gibi rakiplerini geride bırakarak kazandı. ABD'deki finallere katılan Arbaş, ilk üç arasına girmeyi başararak filmde rol almayı garantilemişti; ancak film projesi iptal edildi ve yapım Scarlett adında bir mini dizi olarak çekildi. Arbaş, Los Angeles'ta "Beautiful Bartenders" (Güzel Barmenler) adlı bir ajansa bağlı olarak sosyetenin özel partilerinde barmenlik yaptı.
1994'te Atıf Yılmaz'ın Gece, Melek ve Bizim Çocuklar filminde başrol oynadı. Film sonrası yine ABD'ye gitti. 1996'da Çılgın Badiler adlı dizi için bir süre yine Türkiye'ye döndü. 1997'de Amerika'da Hang Your Dog in the Wind filminde oynadı. 2000'lerde Türkiye'ye kesin dönüş yaptı. 2001'de Kerem Alışık ile Günah dizisinde oynadı. Hayatının son dönemlerinde "Gratified Desire" (Doyurulmuş Arzu) adlı (yayımlanmamış) otobiyografik özellikler de barındıran bir roman yazmıştı.
Kariyeri adına Türkiye ile ABD arasında mekik dokuyan, her iki ülkede de hayallerini tam olarak gerçekleştiremeyen Derya Arbaş, kurduğu tüm gelecek planlarını geride bırakarak, 22 Ekim 2003'de ani bir kalp krizi sonucu sessiz sedasız bu dünyadan ayrıldı..
