หลังจากอเลก็ซิส ซานเชสอำลาทีมไปอาร์เซนลอก็ดูเหมือนจะขาดแคลนอาวุธที่มีไว้ขู่เกมรับฝ่ายตรงข้าม แล้วนั่นก็นำไปสู่การคว้าตัวนิโกล่าส์ เปเป้เข้ามาร่วมทีมด้วยค่าตัวสถิติสโมสร
ถึงจะพาอาร์เซนอลเข้าชิงชนะเลิศถ้วยยูโรป้าลีกส์ในปี 2019 แต่อูไน เอเมรี่ก็ไม่สามารถพาทีมคว้าถ้วยรางวัลมาให้กับแฟนปืนได้ ประจวบเหมาะกับที่ช่วงเวลาเดียวกันนั้นนิโกล่าส์ เปเป้กำลังโชว์ฟอร์มเก่งกับลีลล์ในฝรั่งเศสด้วยผลงาน 23 ประตูกับ 12 แอสซิสต์สำหรับฤดูกาล 2018-19 ทำให้อาร์เซนอลและอีกหลายสโมสรที่ข่าวว่ากำลังพยายามอย่างหนักที่จะเซ็นสัญญากับเปเป้
วันที่ 1 กันยายน 2014 อาร์เซนอลประกาศคว้าตัวนิโกล่าส์ เปเป้ด้วยค่าตัว 72 ล้านปอนด์ ซึ่งถือเป็นค่าตัวสถิติสูงสุดของสโมสร ณ เวลานั้น(เพิ่งจะถูกดีแคน ไรซ์ทำลายสถิติลงไป) พร้อมความหวังว่าจะเข้ามาเป็นผู้นำในแนวรุกของไอ้ปืนใหญ่ แต่ผลงานจริงกลับไม่เป็นไปตามนั้น เค้ายิง 8 ประตูกับ 10 แอสซิสต์ในซีซั่นแรกได้ก็จริง แต่ค่อยๆถูกลดบทบาทตัวจริงลงมาเรื่อยๆนับตั้งแต่อูไนเอเมรี่ถูกปลดและมิเกล อาร์เตต้าเข้ามาคุมทีม ฤดูกาล 2020/21 เปเป้กดไป 16 ประตูกับ 5 แอสซิสต์ซึ่งถือเป็นช่วงที่ผลงานจับต้องได้ที่สุดแล้วกับไอ้ปืนใหญ่ เพราะเค้ากลายเป็นตัวสำรองของบูกาโย่ ซาก้าอย่างเด็ดขาดในปีถัดมาจนผลงานเหลือแค่ 3 ประตูกับ 6 แอสซิสต์
ฤดูกาลที่แล้วเปเป้ไม่ได้มีส่วนร่วมกับทีมเพราะถูกส่งตัวให้นีซยืมใช้งาน และมีข่าวว่า ณ เวลานี้อาร์เซนอลก็กำลังหาทางยกเลิกสัญญากับเปเป้เพื่อให้นักเตะได้หาทีมใหม่อย่างจริงจัง ฉะนั้นแล้วการดึงตัวเปเป้มาร่วมงานจึงไม่ค่อยเป็นที่น่าประทับใจมากนักสำหรับแฟนปืนโต
