City er nu otte point efter United i Premier League, hvor der mangler seks spillerunder.
Hjemmeholdet startede suverænt bedst, mens Manchester City lignede sig selv fra de seneste kampe i Premier League, hvor holdet har haft svært ved at finde formen fra tidligere på sæsonen.
Robin van Persie kunne have bragt Arsenal foran efter et kvarters spil på et smukt hovedstød, der havde direkte kurs mod netmaskerne.
Men holdkammeraten Thomas Vermaelen reddede akrobatisk og meget uheldigt på målstregen for City.
Den hollandske topscorer i Arsenal havde i det hele taget en uheldig dag på Emirates Stadium. Efter en time bankede han bolden på stolpen, og ti minutter senere fik han bolden i nettet - men denne gang blev der fløjtet for offside.
Manager Arsène Wenger kunne se målløst til med 20 minutter igen, da to-tre af hans spillere stod i kø til at misbruge den ene 100-procent-chance efter den anden.
Men det lykkedes omsider i slutminutterne, da Mikel Arteta bankede bolden i nettet til 1-0.
City-angriberen Mario Balotelli havde endnu en svær dag, hvor han viste større talent som problemskaber end som farlig måltyv.
Italieneren kunne have modtaget et direkte rødt kort efter 20 minutter, da han satte en grim stempling på Alex Song, som slap heldigt med benene i behold.
Balotelli fik dog udvisningen i det 90. minut, da han modtog sit andet gule kort.
Manchester United vandt tidligere søndag 2-0 over Queens Park Rangers.
/ritzau/
Seneste artikler
Så du nordlyset? Må vi se dine billeder?
Åbner for drop-in vaccination: Her kan du få et stik
Nye tal vender NFC-sagen på hovedet
1039 virksomheder har fået indskærpet sikkerhed efter CPR-læk
Motorcyklist påkørte dødt dådyr
Mest læste artikler
Tom bil på Farøbroen: Eftersøgning fortsætter mandag
Fundet livløs i rabatten: Cyklist fløjet til Rigshospitalet
Stjal 450.000 fra gymnastikfolk og tipsklub
Truede med at skyde bekendt: Fandt våben hos kvinde
Bostedet Langholt lukker