Arm action dijalankan dengan putaran lengan ke depan. Saat satu lengan di depan, maka lengan yang lainnya di belakang. Gerakan lengan dalam renang gaya bebas terdiri atas 5 fase antara lain fase entry, cats, pull push, release, dan recovery. Namun, kita dapat mempelajari beberapa fase untuk pemula, adalah:
- 1. Fase masuk dalam air (entry)
Fase ini dikerjakan dengan memasukkan ujung jari tangan ke dalam air secara halus. Posisi telapak tangan miring menghadap keluar dengan ibu jari yang terlebih dahulu masuk ke dalam air. Posisi tangan diluruskan ke depan jauh hingga bahu tangan lainnya naik ke permukaan air.
- 2. Fase menawan (pull)
Fase menawan menghasilkan dorongan yang terbesar. Gerakan dijalankan dengan menawan tangan dari depan hingga bawah perut. Gerakan dilaksanakan dengan mengayunkan tangan ke bawah dan ke dalam dengan posisi jari tangan menyilang melalui garis tengah tubuh (center line).
- 3. Fase mendorong (push)
Fase mendorong merupakan gerakan lanjutan hingga ke paha dengan ditandai ibu jari menjamah hingga paha. Gerakan dilakukan dengan mendorong tangan hingga lurus ke belakang dan posisi telapak tangan sepenuhnya menghadap ke belakang.
- 4. Fase pengembalian (recovery)
Fase recovery dalam renang gaya bebas dilakukan dengan mengembalikan posisi lengan ke depan dari samping tubuh di atas permukaan air. Gerakan dimulai dari mempesona siku tangan ke atas permukaan air, kemudian tangan diluruskan ke depan dari samping indera pendengaran untuk kembali ke fase entry.