2009-2010赛季由于阿德巴约的离队，范佩西的位置又有改变，在阿森纳主打的433战术里，范佩西被推上了突前前锋的位置。在阿森纳联赛首轮击溃埃弗顿的比赛中，范佩西奉献了两次助攻。
在阿森纳二比四大败给曼城比赛中，范佩西被阿德巴约踢中了脸部，赛后他怒斥阿德巴约的野蛮行径。之后范佩西持续出色表现，2009年10月六场比赛进了六球，还被评为了英超10月最佳球员，这是他第二次获此殊荣。然而范佩西的良好状态再次被伤病打断，2009年11月范佩西在参加荷兰国家队对阵意大利国家队的比赛中，范佩西的脚踝被基耶利尼铲伤，范佩西为此竟然休息了五个月时间，直到4月25日的英超倒数第五轮的比赛才复出。
2010-2011赛季里范佩西被授予了象征球队核心的10号球衣。可惜范佩西在赛季初期仅打了三场比赛就宣告重伤，受伤的位置还是脚踝，他这一伤又是两个多月，而且后来不断反复，难以保证状态，在此阶段阿森纳在2010年夏季引进的前锋查马赫表现优异，使阿森纳球迷一度都忘记了范佩西。
范佩西在进入2011年以后开始证明自己，他在2011年的第一场比赛就进了球，而后在对阵西汉姆、利兹联和维根竞技的三场比赛里打进了六球，其中在对阵维根竞技的比赛中范佩西上演了他在阿森纳的第一个帽子戏法。随后他参加的十五场各项比赛中，范佩西在其中十二场比赛里都有进球，打出了他加盟阿森纳以来最好的状态。
在欧冠八分之一决赛阿森纳对阵巴塞罗那的比赛里，范佩西为球队打进了扳平比分的一球，那是一个力量极大的零度角射门，让对方门将巴尔德斯猝不及防，然而在阿森纳客场挑战巴塞罗那的比赛中，范佩西却引起了争议，他在主裁判鸣哨越位之后依然起脚射门，直接被主裁判出示了第二张黄牌罚下，范佩西的解释是现场噪音太大让他没有听到哨音，这张黄牌的确有些不合理，也引起了阿森纳的极大不满，另外在联赛杯决赛阿森纳对阵伯明翰的比赛也是阿森纳近六年来最接近冠军的时刻，范佩西表现出色为球队打进了扳平比分的进球，但是阿森纳却被伯明翰的马丁斯在伤停补时阶段绝杀，阿森纳无奈的连续六年和冠军无缘。
不过范佩西个人在这个赛季的表现是成功的，他到赛季结束时甚至有希望竞争英超最佳射手，他最终以十八个联赛进球排在英超射手榜的第二位，仅次于贝尔巴托夫和特维斯，而范佩西完成这些进球仅仅用了二十五场联赛。
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