Arne Kvalheim er en norsk tidligere friidrettsutøver innen mellomdistanseløp. Kvalheim deltok under OL i Mexico by i 1968 på 1500 meter hvor han kom til semifinale. Kvalheim fikk sjetteplass på 5000 meter under EM i Roma i 1974. Han representerte i 1967 Europalaget mot Nord-Amerika på 1500 meter.