Arsenal drømmer om en plads i top-4, som sikrer Champions League i næste sæson.
Søndag tabte Arsenal dog et skridt, da Southampton hjemme vandt 3-2 i Ralph Hasenhüttls første hjemmekamp som manager for klubben.
Arsenals stime med 22 kampe uden nederlag i alle turneringer blev dermed stoppet.
Chelsea vandt ude 2-1 over Brighton, og dermed har Chelsea 37 point på fjerdepladsen, mens Arsenal bliver på 34 point på femtepladsen.
Senere søndag tager Liverpool imod Manchester United.
Både Jannik Vestergaard og Pierre-Emile Højbjerg var med i hele opgøret, og Vestergaard var uheldig at rette bolden i mål, da Arsenal udlignede til 2-2, efter at han i runden forinden begik en fejl, som betød, at Southampton tabte til Cardiff.
Hjemmeholdet fik en fornem start, da Danny Ings pandede Southampton foran 1-0 efter 20 minutter.
Matt Targett sendte en perfekt og hård bold ind i feltet fra venstre kant, og Ings kom løbende og headede bolden i mål.
Ralph Hasenhüttl foretog en jubeldans på sidelinjen, der mindede om, når Liverpool-manager Jürgen Klopp glæder sig over scoringer.
Hasenhüttl kaldes da også for "Alpernes Klopp", men østrigeren kom dog hurtigt ned på jorden.
Otte minutter senere sørgede Henrikh Mkhitaryan i stedet for glæde hos Arsenal-manager Unai Emery.
Nacho Monreal sendte bolden skråt bagud i luften, hvor Mkhitaryan løb den i møde og med hovedet dirigerede bolden i mål og Arsenal på 1-1.
Et minut før pausen kunne Hasenhüttl og Ings dog juble igen, da angriberen endnu engang headede Southampton foran.
Nathan Redmond sendte bolden ind i feltet, hvor Ings blødt headede den i en bue i mål til 2-1.
Danny Ings havde ikke scoret i Premier League i flere år på et hovedstød, men efter 45 minutter havde han pludselig gjort det to gange.
Igen udlignede Mkhitaryan syv minutter efter pausen med en flad afslutning, som Jannik Vestergaard var uheldig at rette af.
Shane Long havde bolden i mål senere i halvlegen, men her blev der dømt offside, inden Charlie Austin med fem minutter igen headede sejren hjem.
Chelsea var på besøg hos Brighton, og her var Eden Hazard i vælten for efter 17 minutter, og med en dribletur i feltet, som kastede tankerne hen på Lionel Messi i Barcelona, snørede Hazard Brighton-forsvaret.
Hazard sendte en perfekt pasning hen til Pedro, som sparkede bolden det sidste stykke over målstregen til 1-0-føring.
Efter en god halv time var det igen Hazard, der viste klassen. Willian sendte belgieren afsted med en friløber, Hazard løb fra alt og alle og passerede Brighton-keeper Mat Ryan til 2-0-føring.
Solomon March reducerede for hjemmeholdet i anden halvleg.
/ritzau/