Därmed blir Ilestedt lagkamrat med landslagskamraterna Stina Blackstenius och Lina Hurtig.
"Jag är förväntansfull över att vara här. Mitt mål är att vinna titlar, det här är en stor klubb med bra spelare och fantastiska faciliteter. Jag ser verkligen fram emot att gå ut på planen i Arsenal-tröjan", säger Ilestedt i ett uttalande på klubbens hemsida.
Arsenals svenske tränare Jonas Eidevall:
"Jag är glad över att ha Amanda här i Arsenal. Hon kommer med massa internationell erfarenhet och jag tycker att hon har en bra mix av närvaro och teknisk förmåga. Jag uppskattade att jobba med Amanda under vår tid i Sverige och jag ser fram emot att tränare henne här i Arsenal också".
Arsenal slutade trea i Women's Super League den gångna säsongen.
Ilestedt, som är uttagen i Sveriges VM-trupp i sommar, har de senaste säsongerna tillhört franska Paris Saint-Germain. Tidigare har hon även spelat för klubbar som Bayern München, Turbine Potsdam och Rosengård.