Au cours de la saison 2018-2019, Zagre s’entraîne régulièrement avec l'équipe professionnelle et évolue le weekend avec l'équipe réserve en National 2. Il apparaît pour la première fois sur la liste des remplaçant de l'équipe première de Ligue 1 le face à Montpellier HSC. Il est de nouveau présent dans le groupe pour affronter l'OGC Nice et le SCO d'Angers mais il n'entre pas en jeu. Lors de la pré-saison suivante il est buteur et passeur décisif face au Dynamo Dresde. Grâce à de bonnes performances, il fait partie des 18 joueurs convoqués pour participer au Trophée des champions. Il joue son premier match en professionnel à 17 ans, le face au Toulouse FC, lors de la troisième journée de la saison 2019-2020 de Ligue 1. Il entre en jeu ce jour-là à la place de Kylian Mbappé et son équipe s'impose par quatre buts à zéro. Avec sa participation au championnat avec le PSG, Arthur Zagre obtient le titre de champion de France.