Arnau Dillen behaalde in 2018 een masterdiploma in computerwetenschappen, met een specialisatie in artificiële intelligentie, aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB). Daarna werkte hij als onderzoeksingenieur bij het Interuniversitair Instituut voor Bio-informatica in Brussel. In 2020 begon hij aan een gezamenlijk doctoraat tussen de VUB en de CY Cergy Paris University, ondersteund door het EUTOPIA-initiatief. Zijn onderzoek sloeg een brug tussen bewegingswetenschappen, informatica en informatietechnologie en resulteerde in een proefschrift getiteld Brain-Computer Interfaces for Real-Life Applications, dat hij in oktober 2024 verdedigde.

Momenteel is Arnau postdoctoraal onderzoeker in het Applied AI-team van de VUB AI-onderzoeksgroep. Zijn expertise omvat realtime EEG-decodering voor besturingstoepassingen en tijdreeksverwerking, met een bredere interesse in datagestuurde en machine learning-systemen, met name die welke de nadruk leggen op verklaarbaarheid en integratie van deskundige kennis. Bij FARI geeft Arnau trainingen over AI voor het algemeen belang.