Svincolatosi dalla Juventus, il 5 giugno 2018 Lichtsteiner approda in Inghilterra accasandosi all'. L'esperienza a Londra non è tuttavia positiva per il terzino svizzero: non riesce a sovvertire le gerarchie del tecnico Unai Emery il quale lo schiera in campo solo sporadicamente, preferendogli elementi come Bellerín e Maitland-Niles, e patisce il mancato "feeling" con la tifoseria. Con i "Gunners" partecipa comunque alla cavalcata in Europa League, dove la squadra raggiunge la finale di Baku, tuttavia conclusasi con una cocente sconfitta 1-4 nel derby londinese contro il . Sul finire di una stagione rivelatasi tutt'altro che esaltante sul piano personale, nel giugno 2019 ufficializza il suo prossimo addio all'Arsenal.