Frank Arnesen war von 1994 bis 2004 Sportdirektor beim PSV Eindhoven und war in der Zeit für die Verpflichtungen von Ruud van Nistelroy, Ronaldo und Arjen Robben verantwortlich. Nach einer Zwischenstation bei den Tottenham Hottspurs wurde er Chefscout und Nachwuchsleiter beim FC Chelsea. 2008 wurde er dort in den Vorstand berufen und war zu dem als Sportdirektor tätig.
Der HSV-Vorsitzende Bernd Hoffmann konnte Frank Arnesen Anfang 2011 überzeugen zum Hamburger SV zu wechseln. Dort sollte er zum 01. Juli 2011 den unerfahrenen Bastian Reinhardt als Vorstandsmitglied und Sportdirektor ablösen. Eine vorzeitige Freigabe wurde vom FC Chelsea nicht bewilligt. In des wurde in Hamburg der Vertrag mit dem immer mehr in Kritik geratenen Bernd Hoffmann nicht verlängert, bei der Abstimmung im Aufsichtsrat am 06.03.2011 fehlte die notwendige 2/3 Mehrheit. Wegen dieser Umstände einigte sich Bernd Hoffmann am 15.03.2011 mit dem Aufsichtsrat auf eine vorzeitige Auflösung des noch bis zum 31. Dezember 2011 befristeten Vertrags. Carl-Edgar Jarchow wurde daraufhin am 16.März 2011 vom Aufsichtsrat zum kommissarischen Vorstandsvorsitzenden ernannt.
Am 01.07.2011 trat Frank Arnesen dann seinen Dienst als Vorstandsmitglied und Sportdirektor an, Bastian Reinhardt räumte dafür freiwillig seinen Posten und ist seit dem Nachwuchskoordinator. "Mit im Gepäck" hatte Arnesen einige Spieler aus dem Chelsea-Nachwuchs, Jeffrey Bruma, Michael Mancienne und Gökhan Töre. In Hamburg wurde Frank Arnesen erst mal vor vollendete Tatsachen gestellt, wohl entgegen seiner Vorstellungen war kein Geld da. Zudem hatte der HSV einen der teuersten Kader in der Bundesliga, aber keine Europapokal-Einnahmen, auch für die kommende Saison war der HSV nicht qualifiziert. Auch wenn die Mannschaft unter Interims-Trainer Michael Oenning erschreckend schwach gespielt hat, plante Frank Arnesen erst mal mit ihm in die neue Saison als Cheftrainer.
Der Saisonauftakt 2011/12 war dann genau so schwach wie die letzte Saison endete. Nach Saisonübergreifend 13 sieglosen Spielen in Folge, der HSV war am 6. Spieltag Tabellenletzter, wurde Michael Oenning am 19. September 2011 im gegenseitigen Einvernehmen entlassen. Zuerst übernahm Rodolfo Cardoso, Trainer der Amateure, seinen Platz ein als Interimstrainer. Gegen Stuttgart gelang ihm und der Mannschaft der erste Sieg der Saison. Da ihm der DFB eine weitere Trainertätigkeit wegen der fehlenden Fußballlehrerlizenz nicht genehmigte, übernahm Frank Arnesen vom 10.-16. Oktober die Mannschaft als Interimstrainer. Er führte die Mannschaft gegen den SC Freiburg zu einem 2:1 Sieg. Zwischenzeitlich wurde Thorsten Fink vom FC Basel als neuer Trainer verpflichtet, der sein Amt am 17.10.2011 aufnahm.
Der HSV blieb mit Thorsten Fink die nächsten 8 Spiele ungeschlagen. In Hamburg entwickelte sich eine große Euphorie. Nach der Winterpause jedoch geriet der HSV immer mehr in den Abstiegskampf, gegen Ende der Saison war er zeitweise auf einem Abstiegsplatz. Am Ende wurden jedoch noch die Notwendigen Punkte eingefahren und der Klassenerhalt gesichert. Auch Dank eines zum Schluß sehr starken Torwart Jaroslav Drobny.
Auch wenn ihm die Mitglieder auf der JHV Rückhalt demonstrierten, so geriet Frank Arnesen doch auch bei einigen wegen seiner Transferpolitik immer mehr in Kritik, genauso wie der Vorsitzende Edgar Jarchow. Erfahrende Spieler wie Jarolim, Petric und Guererro wurden abgegeben, Neuverpflichtungen ließen auf sich warten. Die Verpflichtung von Torwart Rene Adler war auch nicht unumstritten, da er lange verletzt war und Drobny zuletzt gute Leistungen zeigte. Aber was blieb Frank Arnesen angesichts leerer Kassen anderes übrig als Spieler abzugeben die fürstlich verdient haben, deren Leistung aber nur noch bescheiden war. Und dann auf talentierte junge Spieler zu setzen. Jeffrey Bruma und Michael Mancienne konnten jedoch nicht überzeugen, aber Gökhan Töre spielte zeitweise eine gute Saison, wurde aber Gewinnbringend verkauft.
Zur neuen Saison 2012/13 fragten sich viele, wer soll das Spiel aufbauen ? Wer soll die Tore schießen? Und dazu noch die bislang nicht Bundesligataugliche Abwehr... Die Mannschaft gab darauf jedenfalls keine Antwort auf dem Platz. Im DFB-Pokal schied man gleich in der 1. Runde gegen den 3.Ligisten Karlsruher SC aus und auch der Bundesligaauftakt war daneben. Erschreckend war vor allem die Spielweise, die doch sehr an die katastrophale letzte Saison erinnerte.
Im Jahr 2012 gab es immer wieder Gerüchte, wohl aber auch Bemühungen um eine Rückkehr von Rafael van der Vaart nach Hamburg. Ende August 2012 kam es erstmals zu ernsthaften Verhandlungen mit Tottenham Hotspurs. Auch van der Vaart signalisierte das er gerne wieder in Hamburg spielen und Gehaltseinbußen hinnehmen würde. Bis zuletzt scheiterte dies aber an der hohen Ablöseforderung von 18 Millionen Euro von der Präsident Daniel Levy nicht abrücken wollte. Der Deal war schon gescheitert, als es dem HSV in der Nacht vor dem Ende der Transferperiode doch noch gelang die Ablösesumme auf 13 Millionen zu drücken. Damit war der wohl spektakulärste Wechsel der Neuzeit und teuerste Transfer in der Geschichte des HSV perfekt. Möglich war dies auch durch ein Darlehen des Milliardärs und HSV-Fan Klaus-Michael Kühne. Er verzichtete für diesen Deal auch auf seine Anteile an anderen HSV-Spielern, die er durch ein Investorenmodell 2010 erworben hatte. Auch wenn dies unter den HSV-Fans nicht ganz unumstritten blieb, so entfachte die Verpflichtung von Rafael van der Vaart eine enorme Euphorie in Hamburg.
Rafael van der Vaarts Verpflichtung entfachte aber nicht nur ein Feuer bei den Fans, sondern anscheinend auch bei den Spielern. Die ganze Mannschaft zeigte in den nächsten Spielen eine deutliche Leistungssteigerung. Die Abwehr wurde langsam stabiler, der Spielaufbau nach vorne klappt besser. Die Stürmer treffen auf einmal und Torwart Rene Adler erweist sich als Bärenstarker Rückhalt. Am Ende der Saison fehlten jedoch die verlorenen Punkte aus den Heimspielen gegen fürth und Augsburg zur Qualifizierung für die Europa-League.
Nachdem der Aufsichtsrat beschlossen hatte den bis 2014 laufenden Vertrag mit Frank Arnesen ohnehin nicht zu verlängern, entschied man sich auch gleich dazu ihn vorzeitig zum 22. Mai 2013 zu beurlauben. Diese Entscheidung war unter den HSV-Mitgliedern und Fans sehr umstritten, da die sportlichen Ziele ja erreicht wurden und man auf Kontinuität setzten wollte. Im Gegenzug stand am Ende der Saison ein dickes finanzielles Minus, was man aber nicht Frank Arnesen vorwerfen kann. Jedoch räumte er selber ein, die Bundesliga unterschätzt zu haben. Sein Nachfolger wurde zum 11. Juni überraschend Oliver Kreuzer, der bis dahin Sportdirektor beim 3. Ligisten Karlsruher SC war. Auch diese Entscheidung des Aufsichtsrat war sehr umstritten, auch weil viele gerne Felix Magath oder Ditmar Beiersdorfer als Sportdirektor beim HSV gesehen hätten.