Com o internacional português Cédric Soares no 'onze', os 'gunners' inauguraram o marcador aos 55 minutos, por intermédio de Callum Chambers, que tinha entrado na partida segundos antes, e fixaram o resultado aos 69, através de Eddie Nketiah.
O lateral luso Nuno Tavares começou a partida no banco de suplentes do Arsenal, tendo sido lançado por Mikel Arteta no último quarto de hora.
Já o Chelsea esteve em vantagem diante do Southampton, com um tento do alemão Kai Havertz, aos 44 minutos, só que Che Adams repôs o empate 1-1 para os 'saints', aos 47, obrigando o encontro a ser resolvido no desempate por grandes penalidades.
Os 'blues' acabariam por ser mais eficazes nos castigos máximos e venceram por 4-3.
No outro encontro do dia, o Sunderland, do terceiro escalão, também eliminou o Queen's Park Rangers, do segundo, nas grandes penalidades, após o 'nulo' (0-0) no tempo regulamentar.
Os restantes cinco jogos dos oitavos de final da Taça da Liga inglesa estão agendados para quarta-feira: Preston North End-Liverpool, Stoke-Brentford, Burnley-Tottenham, Leicester-Brighton e West Ham-Manchester City.