Hallo,
Deine Widerstandsdimensionierung stimmt schon. Aber die Widerstandswerte sind laut meiner Meinung generell zu niedrig gewählt.
Wenn Du 12 Volt anlegst fließen 5mA durch den Spannungsteiler. Deine Meßspannung wird da schon generell stark belastet.
Ich vermute auch das Du ein Masseproblem hast. Sind alle Massen wirklich verbunden?
Ansonsten nehme mal nur 2 gleich große Widerstände, so 5kOhm rum oder größer, diese in Reihe, Anfang und Ende direkt an die Arduino 5V und Masse und Mittelabgriff an den Analogeingang. Bekommste ca. 512 angezeigt? Das muß funktionieren. Statt der beiden Widerstände kannste auch ein 10K Poti nehmen.
Ansonsten nochmal Schaltplan überprüfen und uns samt Sketch zeigen.