Las expectativas eran altas para los Gunners a pesar de que Mikel Arteta introdujo cinco cambios en su equipo con respecto al que empató contra el Manchester City.
No obstante, el Luton se defendió con firmeza, y Ross Barkley y Alfie Doughty blocaron los disparos de Kai Havertz y Oleksandr Zinchenko, respectivamente.
Los Hatters empezaron entonces a hacer incursiones por su cuenta sin poner a prueba a David Raya, mientras que el intento de Emile Smith Rowe rebotó en Thomas Kaminski.
Los locales abrieron brecha en el marcador a los 24 minutos, cuando Smith Rowe se apresuró a robarle el balón a Pelly Ruddock Mpanzu antes de que Havertz conectara con Martin Ødegaard conectara y el noruego definiera con precisión para anotar su décimo gol en todas las competiciones esta temporada.
Fred Onyedinma no pudo aprovechar un malentendido entre Gabriel Magalhães y Zinchenko en el otro extremo, y Doughty salió indemne de un susto, ya que su entrada hizo que el balón rebotase en Thomas Partey y quedase atrás.
Sin embargo, los locales doblaron su ventaja antes del descanso, cuando Daiki Hashioka introdujo en su propia portería un centro de Smith Rowe.
Con el 2-0, el Arsenal se contentó con ser paciente en la posesión del balón tras la reanudación. Por su parte, Rob Edwards introdujo a Tahith Chong antes de cumplirse la hora de juego en un intento de ofrecer más peligro ofensivo por parte del Luton.
El extremo participó en una contra, pero vio cómo Zinchenko atajaba su balón en el área, mientras los Hatters seguían luchando por encontrar al laborioso Carlton Morris en una posición peligrosa, pero con escaso éxito.
Posteriormente, Gabriel bloqueó con contundencia el disparo de Hashioka y evitó cualquier duda tardía de que el Arsenal se haría con la victoria en su camino hacia su décimo partido consecutivo invicto en la Premier, lo que le sitúa en cabeza de la tabla a la espera del partido del Liverpool contra el Sheffield United.
También puso fin a la racha del Luton, que llevaba 18 partidos consecutivos marcando, y dejó a los Hatters sin ganar en 10 encuentros de liga y a tres puntos del Nottingham Forest, 17º.
Jugador Flashscore del partido: Emile Smith Rowe (Arsenal)