Arantzazu Villanueva Larre se tituló como Ingeniera de Telecomunicación por la Universidad Pública de Navarra (UPNA) en 1998 y se doctoró por el mismo centro universitario en 2005.

En 1998, comenzó a trabajar como profesora asociada en el área de Teoría de la Señal y Comunicaciones del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación de la Universidad Pública de Navarra, donde en la actualidad es catedrática de universidad. Pertenece al área de Teoría de la Señal y Comunicaciones y ha impartido docencia en materias relacionadas con el procesado de imagen, visión por computador y procesado de señal multimedia tanto a nivel de grado como de máster universitario.

Su línea de investigación principal son los sistemas de eye-tracking o seguimiento de la mirada basados en imagen como herramienta de interacción usuario máquina. También realiza trabajos en la línea de análisis de imagen médica. Miembro del grupo de investigación de Ingeniería Biomédica, ha colaborado en más de 13 proyectos de investigación y ha sido IP, además, de otros 7. Fue también responsable, en la Universidad Pública de Navarra, de la Red de Excelencia Europea (NoE) COGAIN (Communication by Gaze Interaction), que se desarrolló dentro del VI Programa Marco y en el que tomaron parte investigadores de 22 centros europeos.

Villanueva ha dirigido varias tesis y ha publicado diversos trabajos en publicaciones de impacto y capítulos de libros. Además, ha realizado estancias de investigación en universidades de Dinamarca y Canadá.

Desde julio de 2013 es Directora de Área de Profesorado.