Speranțele Tunarilor de a obține primul titlu de campioni din ultimii 21 de ani au dispărut o dată cu prima lor înfrângere acasă din acest sezon, rămânând la opt puncte în spatele liderului Liverpool.
Jarrod Bowen a marcat singurul gol al meciului, cu capul, chiar înainte de pauză, al 50-lea său gol în Premier League.
Indisciplina lui Arsenal i-a costat pe Tunari când Myles Lewis-Skelly a fost eliminat cu 18 minute înainte de final - al cincilea cartonaș roșu arătat oamenilor lui Arteta în acest sezon.
Liverpool a dat semne că simte presiunea în lupta pentru titlu în ultimele săptămâni, când a pierdut puncte la Everton și Aston Villa.
Dar Cormoranii pot deschide acum o marjă enormă de 11 puncte atunci când vizitează Manchester City duminică.
"Nu este în mâinile noastre", a spus Arteta cu privire la cursa pentru titlu.
"Sunt foarte, foarte supărat de lucrurile care sunt în mâinile noastre - care este performanța și rezultatul - și nu am făcut asta cât de bine am putut.
"Sunt foarte dezamăgit și, evident, și foarte supărat. Chiar dacă am avut 20 de șuturi, nu am simțit niciodată că am fost la standardul și nivelul de care aveam nevoie.
"Trebuie să fim (supărați) și sper că suntem pentru că nu am atins nivelul cerut astăzi, iar eu sunt foarte responsabil de asta, așa că sunt foarte, foarte supărat".
Arsenal a fost devastată de accidentări în linia ofensivă.
Kai Havertz, Gabriel Martinelli, Gabriel Jesus și Bukayo Saka au fost din nou pe tușă, forțându-l pe mijlocașul Mikel Merino să ocupe postul de atacant central.
Arteta, totuși, a refuzat să apeleze la această scuză, cerând mai mult de la cei care au fost disponibili.
"Refuz complet asta pentru că vorbesc despre standardele jucătorilor și ale echipei cu care am jucat astăzi, inclusiv eu", a adăugat spaniolul.
"Nu a fost nici pe departe aproape de nivelurile pe care trebuie să le atingem pentru a avea șansa de a câștiga Premier League.
"Trebuie să ne uităm în oglinda a ceea ce putem face mai bine. Voința, dorința, modul în care alergăm și modul în care ne dorim acest lucru, (nu există) nici o îndoială despre asta”.