Арсентий Тимофеевич Томилов родился 20 декабря 1898 года в деревне Доровица ныне Павинского района Костромской области в семье крестьянина.

В 1942 году был призван в Красную Армию. С апреля того же года участвовал в боях с немецко-фашистскими захватчиками. В составе 1318-го стрелкового полка громил врага в Курском сражении, освобождал города Белгород, Харьков, Ромны. Особо отличился при форсировании Днепра.

Батальон, в котором служил Томилов, первым в полку должен был преодолеть этот водный рубеж, захватить на вражеском берегу плацдарм южнее Киева. Под огнем врага, неся потери, советские бойцы пересекли реку и захватили небольшой плацдарм. Трое суток воины отбивали атаки гитлеровцев. В этих ожесточенных боях красноармеец Томилов, умело действуя гранатами и ручным пулеметом, уничтожил до взвода фашистских солдат и офицеров. Отвлекая на себя значительные силы противника, горстка смельчаков позволила основным силам дивизии без лишних потерь переправиться в другом месте, в 35 километрах севернее Киева.

Догнав свой полк, батальон вторично вместе с ним форсировал Днепр севернее Киева, вел упорные бои на захваченном плацдарме, а в начале ноября 1943 года одним из первых ворвался в Киев. Здесь в боях за расширение плацдарма на правом берегу Днепра у хутора Яблонка (Вышгородский район Киевской области) рядовой Томилов совершил свой подвиг.

17 октября 1943 года наши солдаты заметили движение немецкого обоза и автотранспорта к переднему краю. Возглавив группу смельчаков из пяти человек, вооруженных автоматами и противотанковыми гранатами, Томилов скрытно провел разведчиков через боевое охранение противника. На дороге организовали засаду. Первая машина с боеприпасами взлетела на воздух от взрыва противотанковой гранаты, точно брошенной командиром группы. Вслед за Томиловым открыли дружный огонь и остальные бойцы. При нападении разведчиками было убито более 20 немцев, захвачено 3 автомашины, 6 повозок с боеприпасами, 1 радиостанция и 12 лошадей.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 10 января 1944 года за мужество и отвагу проявленные при форсировании Днепра и расширении плацдарма на правом берегу рядовому Арсентию Тимофеевичу Томилову присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

Затем были бои за освобождение Житомира и Могилева, ликвидация Корсунь-Шевченковской и Уманьско-Христиновской группировок противника, форсирование Днестра и пограничного Прута. Отважно сражался пехотинец при разгроме Ясско-Кишиневской группировки немцев, в боях на территории Румынии. День Победы встретил на границе Австрии.

После войны младший сержант Томилов был демобилизован. Вернулся в родную деревню. До выхода на пенсию работал в колхозе «Россия». Умер 23 января 1980 года. Похоронен на кладбище в селе Петропавловское Павинского района.