2009-2010赛季由于阿德巴约的离队，范佩西的位置又有改变，在阿森纳主打的433战术里，范佩西被推上了突前前锋的位置。在阿森纳联赛首轮击溃埃弗顿的比赛中，范佩西奉献了两次助攻。
在阿森纳二比四大败给曼城比赛中，范佩西被阿德巴约踢中了脸部，赛后他怒斥阿德巴约的野蛮行径。之后范佩西持续出色表现，2009年10月六场比赛进了六球，还被评为了英超10月最佳球员，这是他第二次获此殊荣。然而范佩西的良好状态再次被伤病打断，2009年11月范佩西在参加荷兰国家队对阵意大利国家队的比赛中，范佩西的脚踝被基耶利尼铲伤，范佩西为此竟然休息了五个月时间，直到4月25日的英超倒数第五轮的比赛才复出。
2010-2011赛季里范佩西被授予了象征球队核心的10号球衣。可惜范佩西在赛季初期仅打了三场比赛就宣告重伤，受伤的位置还是脚踝，他这一伤又是两个多月，而且后来不断反复，难以保证状态，在此阶段阿森纳在2010年夏季引进的前锋查马赫表现优异，使阿森纳球迷一度都忘记了范佩西。
范佩西在进入2011年以后开始证明自己，他在2011年的第一场比赛就进了球，而后在对阵西汉姆、利兹联和维根竞技的三场比赛里打进了六球，其中在对阵维根竞技的比赛中范佩西上演了他在阿森纳的第一个帽子戏法。随后他参加的十五场各项比赛中，范佩西在其中十二场比赛里都有进球，打出了他加盟阿森纳以来最好的状态。
在欧冠八分之一决赛阿森纳对阵巴塞罗那的比赛里，范佩西为球队打进了扳平比分的一球，那是一个力量极大的零度角射门，让对方门将巴尔德斯猝不及防，然而在阿森纳客场挑战巴塞罗那的比赛中，范佩西却引起了争议，他在主裁判鸣哨越位之后依然起脚射门，直接被主裁判出示了第二张黄牌罚下，范佩西的解释是现场噪音太大让他没有听到哨音，这张黄牌的确有些不合理，也引起了阿森纳的极大不满，另外在联赛杯决赛阿森纳对阵伯明翰的比赛也是阿森纳近六年来最接近冠军的时刻，范佩西表现出色为球队打进了扳平比分的进球，但是阿森纳却被伯明翰的马丁斯在伤停补时阶段绝杀，阿森纳无奈的连续六年和冠军无缘。
不过范佩西个人在这个赛季的表现是成功的，他到赛季结束时甚至有希望竞争英超最佳射手，他最终以十八个联赛进球排在英超射手榜的第二位，仅次于贝尔巴托夫和特维斯，而范佩西完成这些进球仅仅用了二十五场联赛。
2011年阿森纳只剩下范佩西留守独撑大局，他也被任命为球队队长，被赋予了带领阿森纳走出困境的职责，在阿森纳对阵博尔顿比赛中，范佩西独中两元，完成了代表阿森纳的百球记录。
2011年12月31日在阿森纳对阵女王公园巡游者的比赛中，范佩西攻入了他在2011年三十六场英超比赛中的第三十五粒进球，打破了亨利在2004年创下的单年度英超联赛进球数的阿森纳队史纪录，离阿兰·希勒保持的年度三十六个联赛进球只差一个。
2011年范佩西在俱乐部五十场比赛打进四十四球，其中英超三十六战三十五球，欧冠八战五球，足总杯两战一球，联赛杯两战一球，酋长杯两战两球、此外在国家队比赛也打进六球，是当之无愧的效率王。
2011-2012赛季中范佩西英超赛季满勤，共打进三十个联赛进球，获得英超联赛最佳射手。加上杯赛和欧冠共计三十七球，堪称是一个梦幻的赛季。因此在赛季结束时，范佩西除了金靴奖的荣誉外，还无可置疑的获得了英国职业球员工会最佳球员、英格兰足球先生以及英国PFA球迷最佳，同时入选了联赛最佳阵容。
范佩西在枪手的八个赛季一共为球队出战二百六十次，打入了一百二十三个进球，贡献了五十二个助攻，获得了社区盾杯冠军一次、以及足总杯冠军一次。
但由于阿森纳长期无缘冠军荣誉，范佩西难免也要像其他球员一样另谋高就。在他参加完欧洲杯之后，合同只剩一年的范佩西宣布他将不和阿森纳续约，关于范佩西转会的传闻顿时甚嚣尘上，有意向的球队包括曼联、曼城、尤文图斯、巴黎圣日耳曼等球队。
2012年7月尤文图斯、曼城和曼联希望引进范佩西，最终范佩西选择加入了曼联，8月16日凌晨阿森纳与曼联就范佩西转会费达成了协议，当天中午范佩西抵达曼彻斯特的布里奇沃特医院接受了转会曼联前的例行体检。8月17日中午11点范佩西通过体检并谈妥个人待遇后，签约四年，合同到2016年6月周薪约二十万英镑。
2012年8月20日范佩西在英超联赛首轮比赛曼联客场对阵埃弗顿的下半场比赛中替补出场，这是范佩西代表曼联第一次出场，但是他在出场的二十多分钟表现平平，没有一脚射门，曼联零比一负于对手。而在五天后曼联在主场对阵富勒姆的联赛中，范佩西第一次在曼联首发出场，范佩西在上半场接埃弗拉的传球，打进了一个精彩的凌空抽射，这也是他在曼联的第一个进球。五天之后曼联主场迎战范佩西的旧主阿森纳队，范佩西遭遇了客队阿森纳球迷的嘘声，但是他在开场仅四分钟就攻破了阿森纳的球门助曼联二比一击败对手，而他在破门后拒绝庆祝以示对老东家的尊敬。
范佩西在曼联很快就进入了状态，而他稳定的进球率成为了曼联的重要支柱，范佩西的进球不但使得曼联在积分榜的优势扩大到六分，而在这个赛季范佩西在对阵利物浦、阿森纳、切尔西和曼城四场强强对话中都取得了进球。
