Các cổ động viên của Arsenal luôn gọi chính họ dưới cái tên "Gooners", cái tên mà bắt nguồn từ biệt danh của đội bóng, "The Gunners" (tiếng Việt: Pháo Thủ). Lượng người hâm mộ của đội bóng đông và hầu như đều trung thành với đội bóng. Hầu hết tất cả các trận đấu trên sân nhà của Arsenal trong mùa giải 2007–08 có số lượng cổ động viên trung bình cho một trận đấu tại giải vô địch quốc gia cao thứ hai trong các câu lạc bộ Anh với 60.070 khán giả/trận, chiếm 99,5% tổng số chỗ ngồi trên sân Emirates.[95] Còn đối với năm 2006 thì số cổ động viên trung bình đứng thứ tư.[96] Arsenal có số cổ động viên trung bình cho một trận đấu cao thứ bảy trong số các câu lạc bộ ở châu Âu, đứng sau Borussia Dortmund, FC Barcelona, Manchester United, Real Madrid, Bayern München, và Schalke.[97][98][99][100] Vị trí của câu lạc bộ nằm liền kề với những khu vực có đông tầng lớp xã hội như Islington, Holloway, Highbury và khu Camden tại Luân Đôn, có những khu vực có đông người lao động như Finsbury Park hay Stoke Newington. Điều đó cho thấy người hâm mộ Arsenal đến từ nhiều tầng lớp xã hội.

Cũng như các câu lạc bộ bóng đá lớn khác tại nước Anh, Arsenal có một nhóm cổ động viên đã hợp tác chặt chẽ với Hiệp hội các cổ động viên độc lập Arsenal, nhưng đã lập ra một hội độc lập khác. Hiệp hội ủng hộ lòng tin Arsenal (viết tắt: AST[101]) luôn thúc đẩy sự tích cực tham gia ủng hộ câu lạc bộ từ người hâm mộ. Các cổ động viên của câu lạc bộ cũng đã cho xuất bản các tờ báo cổ động chẳng hạn như: The Gooner, Gunflash và loạt báo châm biếm Up The Arse!. Ngoài các bài hát về bóng đá Anh, các cổ động viên còn hát "One-Nil to the Arsenal" (theo giai điệu của bài hát "Go West"), "Boring, Boring Arsenal", bài hát này đã từng là một bài hát mang tính chê bai Arsenal từ cổ động viên, nhưng trớ trêu thay, về sau này các cổ động viên lại hát bài này khi đội nhà chơi tốt.[102]

Cũng có rất nhiều cổ động viên của Arsenal ngoài khu vực Luân Đôn. Kể từ khi truyền hình vệ tinh ra đời, các cổ động viên bóng đá đã không còn phụ thuộc nhiều về vị trí địa lý. Do đó, Arsenal cũng có một số lượng đáng kể cổ động viên ở ngoài Luân Đôn và khắp nơi trên thế giới. Thống kê vào năm 2007, số hội cổ động viên Arsenal như sau: 24% ở Anh, 37% ở Ireland, 49% ở nước ngoài và các khu vực khác đã liên kết với câu lạc bộ.[103] Một báo cáo năm 2005 của Granada Ventures, lúc đó họ đang sở hữu 9,9% cổ phần của đội bóng, ước tính Arsenal có khoảng 27 triệu người hâm mộ trên thế giới.[104] Mùa giải 2014–15, hoạt động quảng bá hình ảnh của câu lạc bộ đến với công chúng được đánh giá là lớn thứ 5 trên thế giới.[105]

Arsenal có lịch sử đối đầu và cũng là đại kình địch đối với đội bóng hàng xóm Tottenham Hotspur, trận đấu giữa hai đội được xem là trận Derby phía Bắc Luân Đôn. Những đội bóng kình địch khác từ Luân Đôn là Chelsea, Fulham và West Ham. Ngoài ra, Arsenal cũng có những cuộc đối đầu khốc liệt với Manchester United kể từ thập niên 1980, và mạnh mẽ nhất là trong những năm gần đây khi Manchester United và Arsenal đều cạnh tranh cho chức vô địch Ngoại hạng Anh[106]. Trong một cuộc thăm dò trực tuyến năm 2003, Manchester United là đối thủ lớn nhất của Arsenal, tiếp đến là Tottenham và Chelsea.[107] Một cuộc thăm dò năm 2008 cho thấy Tottenham mới là đối thủ lớn nhất.[108][109][110]