Den 13. januar 2006 bekræftede den engelske klub Arsenal, at klubben havde underskrevet Diaby på en langsigtet kontrakt for et ukendt gebyr, der senere blev afsløret at være £ 2 millioner. Før han kom til Arsenal, havde spilleren angiveligt afvist et tilbud om at slutte sig til Arsenal's London rivaler Chelsea. Da han kom til Arsenal, fik Diaby nummer 2 trøje, som var blevet efterladt ledig siden Lee Dixons pensionering. Han debuterede for klubben den 21. januar 2006 som erstatning i et 1-0 nederlag mod Everton. Tre dage senere debuterede han i en 2-0 Football League Cup sejr over Wigan. Den 21. februar 2006 debuterede Diaby i UEFA Champions League som erstatning i holdets første runde af 16 sejr over den spanske klub Real Madrid.
Aston Villa