2009-2010賽季由于阿德巴約的離隊，範佩西的位置又有改變，在阿森納主打的433戰術里，範佩西被推上了突前前鋒的位置。在阿森納聯賽首輪擊潰埃弗頓的比賽中，範佩西奉獻了兩次助攻。
在阿森納二比四大敗給曼城比賽中，範佩西被阿德巴約踢中了臉部，賽後他怒斥阿德巴約的野蠻行徑。之後範佩西持續出色表現，2009年10月六場比賽進了六球，還被評為了英超10月最佳球員，這是他第二次獲此殊榮。然而範佩西的良好狀態再次被傷病打斷，2009年11月範佩西在參加荷蘭國家隊對陣意大利國家隊的比賽中，範佩西的腳踝被基耶利尼鏟傷，範佩西為此竟然休息了五個月時間，直到4月25日的英超倒數第五輪的比賽才復出。
2010-2011賽季里範佩西被授予了象征球隊核心的10號球衣。可惜範佩西在賽季初期僅打了三場比賽就宣告重傷，受傷的位置還是腳踝，他這一傷又是兩個多月，而且後來不斷反復，難以保證狀態，在此階段阿森納在2010年夏季引進的前鋒查馬赫表現優異，使阿森納球迷一度都忘記了範佩西。
範佩西在進入2011年以後開始證明自己，他在2011年的第一場比賽就進了球，而後在對陣西漢姆、利茲聯和維根競技的三場比賽里打進了六球，其中在對陣維根競技的比賽中範佩西上演了他在阿森納的第一個帽子戲法。隨後他參加的十五場各項比賽中，範佩西在其中十二場比賽里都有進球，打出了他加盟阿森納以來最好的狀態。
在歐冠八分之一決賽阿森納對陣巴塞羅那的比賽里，範佩西為球隊打進了扳平比分的一球，那是一個力量極大的零度角射門，讓對方門將巴爾德斯猝不及防，然而在阿森納客場挑戰巴塞羅那的比賽中，範佩西卻引起了爭議，他在主裁判鳴哨越位之後依然起腳射門，直接被主裁判出示了第二張黃牌罰下，範佩西的解釋是現場噪音太大讓他沒有听到哨音，這張黃牌的確有些不合理，也引起了阿森納的極大不滿，另外在聯賽杯決賽阿森納對陣伯明翰的比賽也是阿森納近六年來最接近冠軍的時刻，範佩西表現出色為球隊打進了扳平比分的進球，但是阿森納卻被伯明翰的馬丁斯在傷停補時階段絕殺，阿森納無奈的連續六年和冠軍無緣。
不過範佩西個人在這個賽季的表現是成功的，他到賽季結束時甚至有希望競爭英超最佳射手，他最終以十八個聯賽進球排在英超射手榜的第二位，僅次于貝爾巴托夫和特維斯，而範佩西完成這些進球僅僅用了二十五場聯賽。
2011年阿森納只剩下範佩西留守獨撐大局，他也被任命為球隊隊長，被賦予了帶領阿森納走出困境的職責，在阿森納對陣博爾頓比賽中，範佩西獨中兩元，完成了代表阿森納的百球記錄。
2011年12月31日在阿森納對陣女王公園巡游者的比賽中，範佩西攻入了他在2011年三十六場英超比賽中的第三十五粒進球，打破了亨利在2004年創下的單年度英超聯賽進球數的阿森納隊史紀錄，離阿蘭‧希勒保持的年度三十六個聯賽進球只差一個。
2011年範佩西在俱樂部五十場比賽打進四十四球，其中英超三十六戰三十五球，歐冠八戰五球，足總杯兩戰一球，聯賽杯兩戰一球，酋長杯兩戰兩球、此外在國家隊比賽也打進六球，是當之無愧的效率王。
2011-2012賽季中範佩西英超賽季滿勤，共打進三十個聯賽進球，獲得英超聯賽最佳射手。加上杯賽和歐冠共計三十七球，堪稱是一個夢幻的賽季。因此在賽季結束時，範佩西除了金靴獎的榮譽外，還無可置疑的獲得了英國職業球員工會最佳球員、英格蘭足球先生以及英國PFA球迷最佳，同時入選了聯賽最佳陣容。
範佩西在槍手的八個賽季一共為球隊出戰二百六十次，打入了一百二十三個進球，貢獻了五十二個助攻，獲得了社區盾杯冠軍一次、以及足總杯冠軍一次。
但由于阿森納長期無緣冠軍榮譽，範佩西難免也要像其他球員一樣另謀高就。在他參加完歐洲杯之後，合同只剩一年的範佩西宣布他將不和阿森納續約，關于範佩西轉會的傳聞頓時甚囂塵上，有意向的球隊包括曼聯、曼城、尤文圖斯、巴黎聖日耳曼等球隊。
2012年7月尤文圖斯、曼城和曼聯希望引進範佩西，最終範佩西選擇加入了曼聯，8月16日凌晨阿森納與曼聯就範佩西轉會費達成了協議，當天中午範佩西抵達曼徹斯特的布里奇沃特醫院接受了轉會曼聯前的例行體檢。8月17日中午11點範佩西通過體檢並談妥個人待遇後，簽約四年，合同到2016年6月周薪約二十萬英鎊。
2012年8月20日範佩西在英超聯賽首輪比賽曼聯客場對陣埃弗頓的下半場比賽中替補出場，這是範佩西代表曼聯第一次出場，但是他在出場的二十多分鐘表現平平，沒有一腳射門，曼聯零比一負于對手。而在五天後曼聯在主場對陣富勒姆的聯賽中，範佩西第一次在曼聯首發出場，範佩西在上半場接埃弗拉的傳球，打進了一個精彩的凌空抽射，這也是他在曼聯的第一個進球。五天之後曼聯主場迎戰範佩西的舊主阿森納隊，範佩西遭遇了客隊阿森納球迷的噓聲，但是他在開場僅四分鐘就攻破了阿森納的球門助曼聯二比一擊敗對手，而他在破門後拒絕慶祝以示對老東家的尊敬。
範佩西在曼聯很快就進入了狀態，而他穩定的進球率成為了曼聯的重要支柱，範佩西的進球不但使得曼聯在積分榜的優勢擴大到六分，而在這個賽季範佩西在對陣利物浦、阿森納、切爾西和曼城四場強強對話中都取得了進球。