În iunie 2005, Hleb s-a alăturat echipei engleze Arsenal pentru o sumă care putea ajunge la 15 milioane de euro cu tot cu bonusuri, jucătorul semnând un contract de patru ani. Arsène Wenger l-a folosit pe Hleb pe mai multe poziții la mijlocul terenului, cele mai multe meciuri pentru Arsenal jucându-le în banda dreaptă. Debutul său într-un meci oficial pentru tunari a venit în august 2005, în deplasare cu Chelsea. La puțit timp după acest meci, Hleb a suferit o accidentare la genunchi în timp ce era convocat la naționala Belarusului și a fost accidentat pentru mai multe luni, revenind la prima echipă în decembrie și jucând 60 de minute ultimul meci din grupele UEFA Champions League împotriva Ajax pe 7 decembrie. Până în ianuarie 2006, Hleb a devenit titular și a marcat primul său gol pentru Arsenal într-o victorie scor 7-0 cu Middlesbrough. În luna mai, Hleb a devenit primul fotbalist bielorus care a jucat în finala Ligii Campionilor. El a încheiat sezonul cu 40 de meciuri și trei goluri.