博格坎普退役后，范佩西常与亨利搭档锋线。2005-06赛季开局，荷兰人8场首发的赛事连入8球，被评为11月英超最佳球员。2006年1月阿森纳送上新合同，与其续约至2011年。签约后两天，范佩西在足总杯对垒加的夫城一战被对手踩踏导致脚趾骨受伤。
2005-06赛季，阿森纳首次闯入欧冠决赛，但在本场比赛中，范佩西并未得到登场机会，最终阿森纳1-2负于巴塞罗那，与冠军失之交臂。
2006-07赛季初对垒查尔顿，范佩西凌空抽射进球，被温格称为“终生难遇的进球”，该粒进球被bbc评为9月英超最佳进球。不过他的赛季又一次提前结束，2007年1月末对垒曼联的焦点战，荷兰人最后关头扳平比分，却在庆祝时右脚第5跖骨骨折，提前告别赛季。尽管出场数有限，他依然以13球首次成为队内赛季头号射手。
2007年夏天亨利转投巴萨，范佩西顶替这位队史射手王成为阿森纳新主力射手，在10场赛事中打入7球。然而因膝盖伤势，他又缺席两个月之久，直到12月欧冠击败布加勒斯特星队时才复出。伤病始终反复，直到赛季末始终无法稳定出场。
范佩西在2009年1月首次担任阿森纳队长，率队在足总杯第三轮3-1淘汰普利茅斯，新队长打入本队第1与第3球，第2球则是其传中折射造成的乌龙。2009年1月，阿森纳每个进球均由范佩西打进或助攻，让俱乐部月度最佳球员奖的归属变得毫无悬念。
英超末轮，阿森纳4-1斯托克城，范佩西梅开二度，联赛打入11球，送出10次助攻与兰帕德并列排英超第一，生涯首次单赛季总进球达20球，被评为2008-09赛季阿森纳赛季最佳球员。2009年7月，范佩西再次与阿森纳续约，阿德巴约离队意味着他成为球队主力中锋。
2009年10月，范佩西接连6场在英超和欧冠的比赛中进球，生涯第二次被评为英超月度最佳球员。
2010-11赛季前，范佩西将球衣号码改为10号，是阿森纳与荷兰传奇巨星博格坎普穿过的号码。2011年1月，范佩西才在客场3-0胜伯明翰一役打入赛季首球，1月中旬3-0胜西汉姆一战梅开