Echipa lui Arteta a intrat în noul an cu un avans de șapte puncte față de a doua clasată, Manchester City, după ce a obținut a cincea victorie consecutivă în campionat.
Golurile marcate de Bukayo Saka, Martin Odegaard și Eddie Nketiah le-au dat Tunarilor ocazia de a-și consolida statutul neașteptat de pretendenți serioși la titlu.
Kaoru Mitoma a redus deficitul lui Brighton înainte ca Martinelli să finalizeze o pasă superbă a lui Odegaard.
Evan Ferguson, care a fost introdus de pe bancă de managerul lui Brighton, a marcat primul său gol în Premier League, dar Arsenal a supraviețuit cu bine unui final tensionat pentru a ajunge la nouă victorii în ligă din 10 meciuri.
"Este o victorie importantă împotriva unei echipe foarte bune. Am avut momente bune, mai ales speculând spațiile lăsate libere. Am fost necruțători, clinici", a spus Arteta.
"Am avut momente mari, dar și momente în care am suferit. E ceva normal împotriva lui Brighton".
După ce a irosit șansa de a se califica în Liga Campionilor în sezonul trecut, Arsenal a fost considerată și în acest sezon ca fiind o echipă cu șanse minime de a prinde top patru.
Dar managerul Tunarilor, Arteta, a reușit într-un mod incredibil să revitalizeze echipa, dându-le fanilor posibilitatea de a visa la primul titlu după cel obținut de "Invincibilii" lui Arsene Wenger.
Arsenal a acumulat 43 de puncte în 16 meciuri, un total care se înscrie printre cele mai bune cinci începuturi de sezon din prima ligă engleză, celelalte patru echipe care au reușit performanțe similare reușind să câștige și titlul.
"Ținând cont de cum joacă, nu te puteai aștepta să nu primești gol. A fost un test important pentru noi, dar am câștigat două meciuri la rând după pauză și acum ne vom concentra pe al treilea", a mai spus Arteta.
"Cred că avem suficientă dorință. Cunoaștem celelalte rezultate, dar știm că succesul nostru va depinde de ceea ce facem noi.
"Asta ne dorim să continuăm, să ne îmbunătățim ca echipă și să jucăm mai bine, să dominăm toate zonele terenului, așa cum am făcut-o astăzi. Am suferit, dar am arătat că putem gestiona jocul", a conchis managerul lui Arsenal.