Han dro hjem etter VM i 1982 og ble solgt til Arsenal for £500 000. Woodcock ble toppscorer i Arsenal de neste fire årene, der hans beste resultat var 21 mål i sesongen 1983/84. Han huskes særlig for fem scoringer i en kamp mot Aston Villa, rekord for klubben etter andre verdenskrig, og det siste målet i det aller siste britiske mesterskapet i fotball. I mars 1985 pådro han seg en alvorlig skade som preget resten av hans karriere. Da George Graham ankom klubben som manager i 1986, fikk den 30 år gamle Woodcock beskjed om at han var overflødig. Woodcock fikk 68 mål på 169 kamper for Arsenal.