В составе «Арсенала» в тот год играли: Джеймс («Джимми») Эшкрофт, Артур («Арчи») Джордж Кросс, Джимми Джексон, Джон Дик, Перси Роберт Сэндс, Родерик («Родди») Джон Макэшрейн, Томми Брирклифф, Джон Джордж «Тим» Коулман (в 28 матчах забил 23 гола), Уильям («Билл») Генри Гуинг, Уильям («Билл») Генри Линворд, Томми Шенкс (забив 24 гола в 30 лиговых матчах, стал лучшим бомбардиром команды; этот рекорд лишь в сезоне 1934/1935 побил Тед Дрейк), Эдвард Андерсон, Билли Баннистер, Уилл Брэдшоу, Уолтер Басби, Фредерик Гордон Колс, Томас Пит Пратт, Фрэнк Рэнсом, Харолд Читэм Торп, Роберт Уотсон. Всего два игрока из двадцати, задействованных в этом сезоне, играли в коллективе до прихода Гарри Брэдшоу. Всех остальных пригласил тренер, создав из новобранцев очень симпатичный коллектив.
В апреле 1904 года, еще до начала дебютного сезона «канониров» в первом дивизионе, Гарри Брэдшоу неожиданно покидает клуб и переходит в «Фулхэм». Новым тренером «Арсенала» становится Фил Келсо. Перед началом сезона коллектив пополнили: Чарльз («Чарли») Оливер Саттертвейт, Том Фитчи, Боб Темплтон, Арчи Грэй, Джим Шарп, Джеймс Бьюкен, Джеймс («Джим») Бигден, Джон «Сейлор» Хантер, Джеймс Фрэнсис Беллами, Эндрю Дакет, Альфрэд «Хэппи» Кроу, Фредерик Дуайт, Дэвид Неав, Стивен Теобальд и голкипер Александр Дэвидсон. Итого – пятнадцать человек, и почти все шотландцы!
В первом матче в элитном дивизионе «Арсенал» 03.09.1904 проиграл «Ньюкаслу» со счетом 0:3. Вот, каким составом дебютировал «Арсенал» среди сильнейших клубов Туманного Альбиона: Джимми Эшкрофт, Арчибальд («Арчи») Колин Грэй, Джим Бигден, Джон Дик, Джеймс Бьюкен, Томми Брирклифф, Билл Гуинг, Тим Коулман, Сейлор Хантер, Чарли Саттертвейт, Джимми Джексон. Шесть проверенных в боях ветеранов и пять новичков.
Во втором туре, 10 сентября, была зафиксирована нулевая ничья с «Престоном», в третьем – поражение от «Мидлсбро» со счетом 0:1. Лишь в четвертом матче турнира, 24 сентября, «канониры» одержали свою первую победу, забив два безответных мяча в ворота «Вулверхэмптона». Первые «арсенальские» голы в высшем дивизионе забили Саттертвейт и Коулман. Завершила этот сезон команда на 10-м месте.
В том же сезоне «Арсенал» провел свой первый международный матч. Соперником «канониров» 05.12.1904 стала сборная парижских клубов, прибывшая в дождливый Лондон в неполном составе. Резервист «Арсенала» Титус Ходж был вынужден сыграть за французскую команду, чтобы эта встреча состоялась. Ее итог – 26:1 в пользу англичан. Единственный гол у французов забил Ходж – защита хозяев расступилась и пропустила его к своим воротам.
В сезонах 1905/1906 и 1906/1907 «канониры» доходили до полуфинала Кубка Англии. В первом случае дальнейшую дорогу «канонирам», успешно миновавших «Вест Хэм Юнайтед» (3:2), «Уотфорд» (3:0), «Сандерленд» (5:0) и «Манчестер Юнайтед» (3:2), преградил «Ньюкасл Юнайтед» (2:0), во втором – «Шеффилд Уэнсдей» (в ходе этого турнира «арсенальцы» обыграли «Гримсби Таун», «Бристоль Сити», «Бристоль Роверс» и «Барнсли»). Эти достижения остались самыми яркими в истории «Вулвич Арсенала» вплоть до «эры Хайбери».
В конце футбольного сезона 1906/1907, с 5 по 20 мая, футболисты «Арсенала» совершили свое первое 16-дневное турне по Европе, в ходе которого провели восемь матчей и в семи из них победили. Среди побежденных оказались бельгийский «Расинг Клуб» Брюссель (2:1), команда из Гааги (6:3), прусский «Пройссен» (9:1 в Берлине), «Славия ИПС» (7:4, 4:2) «Виенна» Австрия (4:2) и «Мадьяр ТКК» Будапешт (9:0). С другими венграми – из клуба «Будапешт Торнаклуб», англичане сыграли вничью (2:2).
В сезоне 1906/1907 «Арсенал» занял в турнире первого дивизиона 7-е место (лучший результат за три года), но финансовое положение клуба оставалось крайне нестабильным. Играла команда на среднем уровне, ничем особенным на поле не выделялась. Футболисты долго в коллективе не задерживались, переходя в более солидные клубы. Болельщики тоже особо не баловали команду своим вниманием и, как следствие, посещаемость стадиона падала, доходы – тоже.
В 1908 году Фил Келсо уходит из команды, а его место в феврале занял уроженец Глазго Джордж Моррелл, ставший пятым менеджером «Арсенала» за последнее десятилетие. Чтобы оптимизировать расходы (денег на зарплату не хватало), Моррелл был вынужден расстаться с целым рядом ведущих футболистов, среди которых оказались Тим Коулман, Берт Фримэн, Питер Кайл, Джимми Шарп, Джимми Эшкрофт и Билли Гарбутт. Как итог – 15-е место по итогам чемпионата 1907/1908 среди 20 участников. Но главная задача была решена: клуб сохранил свое место среди сильнейших.