Emiliano Buendia ha marcado el Villa el gol de la victoria en la última jugada de un partido vibrante, poniendo fin a la racha de 18 partidos invictos de los Gunners en todas las competiciones.
Leandro Trossard, del Arsenal, había salido desde el banquillo para lograr el empate en la segunda parte, después de que Matty Cash abriera el marcador en la primera mitad en el estadio del Villa.
Fue la primera derrota del Arsenal desde la caída ante el Liverpool en agosto y solo la segunda en toda la temporada.
El tropiezo de los del norte de Londres permitió al Villa situarse a solo tres puntos del liderato, mientras que el Manchester City recortó la distancia a dos puntos tras su victoria ante el Sunderland más tarde ese mismo sábado.
El club londinense tiene antecedentes de desmoronarse tras tomar ventaja en la lucha por el título.
Ha terminado como subcampeón en las tres últimas temporadas y no ha sido campeón desde 2004.
Sin embargo, Arteta sigue confiando en que sabrán gestionar la presión creciente.
"Así es la liga, vas a Old Trafford, vas a St James' Park, vas a Chelsea, vienes aquí... hemos estado en muchos campos complicados", ha señalado.
"El resultado podría haber sido diferente, pero la realidad es otra. Hemos estado 18 partidos sin perder y seguimos ahí, muy cerca unos de otros".
"Ese es el nivel de la liga, lo sabemos. Es la oportunidad que tenemos por delante y nada más".
"Ahora toca levantarse, me han dado todos los motivos para pensar que vamos a rendir al mismo nivel. Seguimos adelante. Aprenderemos de hoy y eso nos hará un mejor equipo".
El Villa se mete en la pelea por el título
Arteta sabe por experiencia propia que aún quedan muchos giros inesperados en la lucha por el dominio de la Premier League.
No tiene intención de mostrar su frustración tras un partido marcado por los errores de una defensa mermada por las lesiones, que actualmente no cuenta con tres centrales.
"Llevamos cinco meses de competición y hasta ahora hemos sabido responder. Tendremos que demostrar que podemos hacerlo otra vez, y otra vez, durante otros seis meses," ha afirmado.
"Quien piense que a estas alturas vamos a estar diez puntos por delante vive en otro mundo."
El Arsenal ha recibido otro golpe, ya que Arteta ha revelado que la lesión de tobillo del central Cristhian Mosquera es más grave de lo que se pensaba inicialmente.
"Va a estar fuera varias semanas, lamentablemente," ha dicho. "Es mucho más de lo que esperábamos, así que estará fuera varias semanas".
Unai Emery ha rescatado a su equipo de una situación crítica, cuando el Villa cayó a la zona de descenso al inicio de la temporada.
El conjunto de Emery no ganó en las cinco primeras jornadas, pero nueve victorias en sus últimos diez partidos les han convertido en aspirantes inesperados al título, aunque el técnico español no lo quiera reconocer.
"No estoy pensando en el título, sé que 38 partidos van a ser muy difíciles, no somos candidatos", ha afirmado.
"Si estuviéramos en la jornada 35 como ahora, quizá podría hablar de otra manera".
"En la clasificación, por supuesto, ahora nos sentimos mejor que hace dos meses".
"Pero el Arsenal es el favorito para ganar este título, por supuesto, debemos mantener el equilibrio, porque lo tuvimos cuando estábamos en la parte baja".
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