1972 yılında İzmir'de doğdu. 1993 yılında Ege Üniversitesi Eczacılık Fakültesi'nden üçüncülükle mezun oldu. 1996 yılında yüksek lisans derecesini, 2000 yılında doktora derecesini aynı fakültede Analitik Kimya Anabilim Dalı'nda tamamladı. Aynı anabilim dalında 2000 yılında yardımcı doçent, 2003 yılında doçent ve 2009 yılında profesör oldu. 2000-2001 yılları arasında Amerika Birleşik Devletleri'nde New Mexico State Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olarak çalıştı. Daha sonra kısa süreli bilimsel araştırmaları yapmak ve bilimsel işbirliğine dayalı projeleri gerçekleştirmek üzere Çek Cumhuriyeti, İspanya, İngiltere, Portekiz ve İtalya'da çeşitli üniversite ve araştırma merkezlerine misafir araştırmacı olarak davet edildi. 2001 yılında Türkiye Bilimler Akademisi tarafından "TÜBA-Üstün Başarılı Seçkin Genç Bilim İnsanı (GEBİP) Ödülü", TÜBİTAK tarafından 2006 yılında Fen Bilimleri-Kimya alanında "TÜBİTAK Teşvik Ödülü" ve 2015 yılında Sağlık Bilimleri alanında "TÜBİTAK Bilim Ödülü"ne layık görüldü. 2013 yılında Türk Eczacıları Birliği Eczacılık Akademisi Bilim Ödülü'nü layık görüldü. TÜBA genel kurulunda 2007 yılında TÜBA Asosiye üyesi, 2016 yılında TÜBA Asli üyesi seçildi. 2017 yılında Asya Bilim Akademileri Birliği (AASSA)nin "Bilim ve Mühendislikte Kadın (Women in Science and Engineering-WISE) Komitesi"ne 2017-2019 dönemi ve ardından 2019-2021 dönemi için "Üye" seçildi. 2018 yılında kimya alanında önemli çalışmalar yapmış saygın bilim insanlarına verilen "The Royal Society of Chemistry – Fellow (FRSC)" ünvanına layık görülen K. Arzum Erdem Gürsan, aynı zamanda TÜBA konsey üyesi ve TÜBİTAK-BİDEB grup yürütme kurul üyesidir.
Prof. Dr. K. Arzum Erdem Gürsan'ın kullan-at özellikte elektrokimyasal biyosensörlerin geliştirilmesi ve ilaç, nükleik asit, protein, toksin yanısıra çevresel kirleticilerinin analizine yönelik ulusal ve uluslararası kaynaklı projeleri bulunmaktadır. SCI Expanded indeksli uluslarası hakemli dergilerde 190'dan fazla makalesi bulunmaktadır. Güncel Web of Science (WoS) kayıtlarına göre, başkaları tarafından yayınlarına yapılmış 5444 atıfı (toplam 6796 atıfı) mevcut olup, h-indeksi 43 dür.
Prof.K. Arzum Erdem Gürsan, evli ve bir çocuk annesidir.
