17 мая 2004 года ван Перси подписал с «Арсеналом» 4-летний контракт. В Голландии ван Перси играл на позиции левого вингера, однако в «Арсенале» он стал нападающим. Робин дебютировал за «канониров» в матче за Суперкубок Англии против «Манчестер Юнайтед». Поначалу ван Перси выходил лишь со скамейки запасных, но 27 октября в матче Кубка Футбольной лиги состоялся его дебют в стартовом составе. Хорошая форма голландца на старте чемпионата Англии сезона 2005/06 (8 голов в 8 матчах) принесла ему награду лучшего игрока ноября. 4 января 2006 года он подписал новый 5-летний контракт с «Арсеналом».