Ten drugi sukces powtórzył również rok później.
Arsenal mały|Łukasz Fabiański w barwach Arsenalu (2010) 26 maja 2007 przeszedł do Arsenalu za 4 mln 350 tys. euro. W nowej drużynie zadebiutował 25 września 2007 w wygranym 2:0 spotkaniu Pucharu Ligi z Newcastle United W Premier League pierwszy występ zaliczył 28 kwietnia 2008 w meczu z Derby County, zakończony zwycięstwem Kanonierów 6:2. Debiutancki sezon w Arsenalu zakończył z trzema występami ligowymi oraz pięcioma pucharowymi.
5 listopada 2008 zaliczył pierwszy występ w Lidze Mistrzów, kiedy to zagrał w zremisowanym 0:0 spotkaniu z tureckim Fenerbahçe SK. Polak występował przez pełne 90 minut. Drugi mecz w Lidze Mistrzów rozegrał 7 kwietnia 2009 z Villarrealem CF zmieniając w 30. minucie Manuela Almunię.
Sezon 2010/2011 rozpoczął jako bramkarz rezerwowy. 21 września 2010 pierwszy raz w sezonie wystąpił w oficjalnym meczu w Pucharze Ligi Angielskiej na White Hart Lane przeciwko Tottenhamowi Hotspur Arsenal wygrał mecz 4:1 w dogrywce, ale na Fabiańskiego spadła fala krytyki za bramkę Robbiego Keane’a. Po meczu sam przyznał, że powinien był obronić ten strzał. Tydzień później rozegrał drugi mecz w sezonie – w Lidze Mistrzów przeciwko FK Partizanowi. Zagrał dobre spotkanie i obronił karnego w ostatnich minutach spotkania.