2007年夏天阿森纳传奇球星亨利转投巴塞罗那，范佩西成为了阿森纳的核心射手。但就是这支年轻的阿森纳，却在范佩西和法布雷加斯等人的带领下在联赛中一路高歌猛进，范佩西在赛季开局的十三场比赛中打进了七球，并且有相当数量的助攻。2007年10月范佩西在参加荷兰国家队的比赛中膝盖受伤，被迫休息两个月。
2007年12月中旬范佩西复出，但之后伤病不断反复，从2007年底一直到2008年3月间，范佩西只打了两场比赛，阿森纳在这段时间也一路跌到了联赛第三位。严重的是范佩西不断地伤病甚至已经给他产生了心理阴影，2008年4月29日范佩西在对阵德比郡的比赛中打进一球后，在中场休息时被换下，当时人们都担心范佩西会因伤错过欧洲杯，但随后温格澄清是保险起见，不想让范佩西冒险错过欧洲杯。
2008-2009赛季范佩西伤病较少的一个赛季，10月29日阿森纳对阵热刺的北伦敦德比中，范佩西打进了他在阿森纳的第五十个进球。2008年11月8日阿森纳一比二负于斯托克城的比赛里，急躁的范佩西在球队落后的时候恶意肘击对方门将索伦森，被直接红牌罚下。赛后索伦森承认当时他是在故意引诱挑衅范佩西的，范佩西为不冷静付出代价。不过在停赛复出后，范佩西在对阵切尔西和利物浦的比赛中表现出色，包办了本队的三个进球。
他在阿森纳客场挑战切尔西的比赛里独中两元，使得当时处在困境中的阿森纳在客场二比一逆转击败了切尔西而在阿森纳主场对利物浦的比赛里，范佩西接到纳斯里的后场长传后，在难度极大的情况下依然能卸下球、左脚控球带过了卡拉格和阿格、而后右脚大力射门得分，范佩西这一套动作一气呵成仅用了四秒钟时间，而这个精彩的范佩西式的进球后来被bbc评为当月英超最佳进球。除此之外范佩西在欧冠中也表现优异，在欧冠淘汰赛对阵罗马和比利亚雷尔的比赛中，范佩西也都有进球。在这个赛季里范佩西展现出极其全能的素质，四十四次出场是他加盟阿森纳以来出场最多的一个赛季，他不但在各项比赛里打进了二十球，此外还有十五次助攻。
2009年夏天范佩西和阿森纳续约到了2013年，续约之后范佩西表示自己绝对忠于阿森纳，不愿像阿德巴约等人那样另谋高就。