Arteta abrió el marcador en el minuto 47 y ya en la recta final, en el 87, el goleador internacional francés Olivier Giroud amplió su buena racha e hizo el 2-0.
Con este triunfo, el Arsenal dejó claro que la derrota ante el Borussia Dortmund (2-1) esta semana en la Liga de Campeones fue un accidente y continúa con su trayectoria ascendente, con 12 partidos sin perder antes de caer ante el subcampeón de Europa.
El equipo de Arsene Wenger tiene ahora 22 puntos, cinco más que el Liverpool y el Chelsea, que el domingo recibe al Manchester City, cuarto con 16, en el partido más interesante de la novena jornada.
Los Gunners se apoyaron en dos paradas del polaco Wojciech Szczesny en un minuto que hubieran supuesto el empate en la segunda parte para los locales.
Pero finalmente el Arsenal sumó su séptima victoria en los últimos ocho partidos de la Premier League en un partido en el que Jack Wilshere se quedó en el banquillo tras sufrir un golpe en el partido ante el Borussia Dortmund.
El que sí estuvo en el once titular fue el veterano francés Mathieu Flamini, pero se resintió de sus problemas físicos y se marchó cojeando en el minuto 7. El extremo alemán Serge Gnabry, de 18 años, ocupó su lugar.
Crystal Palace, que el lunes despidió a su entrenador Ian Holloway tras perder 4-1 ante el Fulham, contó con el técnico interino Keith Millen en el banquillo, que introdujo seis cambios con respecto al último partido.
El equipo local estuvo cerca de marcar en el minuto 14 cuando Jerome Thomas se marchó del francés Bacary Sagna y cedió para Barry Bannan, pero su disparo se marchó por encima del larguero.
Tres minutos más tarde fue el alemán Mesut Ozil el que facilitó para Aaron Ramsey, pero uno de los jugadores de moda en los Gunners optó por recortar en vez de tirar y erró la ocasión.
Animado por su afición, el Crystal Palace respondió con dos tiros lejanos del australiano Mile Jedinak y el argelino Adlene Guedioura.
En el intercambio de golpes el internacional español Santi Cazorla lanzó demasiado cruzado para los visitantes. El francés Marouane Chamakh, exdelantero del Arsenal, también estuvo cerca de marcar.
Pero todo el trabajo del Palace se vino abajo segundos antes del descanso. El árbitro señaló penal por una entrada de Guedioura sobre Gnabry. Arteta hizo el 1-0.
Ya en la segunda parte el centrocampista español vio la tarjeta roja tras derribar a Chamakh, cuando se dirigía solo hacia la portería.
Entonces los locales apretaron y estuvieron cerca de marcar en dos ocasiones, pero apareció Szczesny.
A falta de cuatro minutos Giroud, en un comienzo de curso espléndido de cara al gol, hizo el 2-0 rematando de cabeza un centro de Ramsey.