Målene kom begge etter pause. Declan Rice slo et flott innlegg, og inne i feltet stusset Jurriën Timber ballen videre i nettet bak Andre Onana. Kvarteret før slutt var det forsvarskollega William Salibas tur. Han ble truffet av Thomas Parteys heading på et hjørnespark, og ballen spratt i mål.
Manchester United fikk dermed sitt første tap med Ruben Amorim som sjef. Portugiseren kom inn i trenerstolen i Manchester-klubben i midten av november og har fått mye ros for hvordan laget har framstått siden da.
Onsdag hadde gjestene store sjanser til å få med seg noe fra bortekampen i London, men Arsenals keeper David Raya leverte flere gode redninger. United har tapt de fire siste ligamøtene med Arsenal.
Med seieren har Arsenal sju poeng opp til serieleder Liverpool, som spilte uavgjort mot Newcastle onsdag. Arsenal har de to siste sesongene vært med i gullkampen, men begge ganger kommet til kort mot Manchester City, som er to poeng bak dem etter 14 kamper.
Thomas Partey var svært nær ved å sende Arsenal i ledelsen i 1. omgang, men han klarte ikke å plassere seg riktig og avsluttet utenfor fra én meters hold. Før det hadde Gabriel Martinelli scoret, men det ble annullert for offside på Kai Havertz i forkant.
Etter Timbers scoring fikk Matthijs de Ligt en mulighet, men headingen ble stoppet av Raya. Deretter satte Saliba spikeren i kista.
Arsenal skal til helgen gjeste Fulham, mens United har hjemmekamp mot Nottingham Forest.
Les også: De Bruyne hjalp City ut av krisen
