Innbytter Reiss Nelson sendte Emirates til himmels i det 97. spilleminuttet.
Det er sjelden kost at man opplever å score rett fra avspark, men det ble tilfellet da Bournemouth startet kampen på Emirates stadium.
Et offensivt bortelag gikk rett i angrep og før ti sekunder var passert hadde Philip Billing satt ballen i mål.
Dansken fikk stå alene på bakerste stolpe etter innlegg fra høyre og fikk en enkel jobb med å plassere ballen i nettmaskene.
Et sjokkert hjemmepublikum forstod lite av hva som hadde skjedd, men bare noen få strakser senere holdt sjokkstarten nesten på å bli utlignet.
En markkryper av kaptein Martin Ødegaard ble mesterlig stoppet av keeper Neto. Returen havnet i beina til Bukayo Saka, men vingen satte ballen rett i brystkassa på sin brasilinaske motpart.
Bournemouth beholdt derfor ledelsen og kunne fokusere på å ligge kompakt i påvente av en kontringsmulighet.
Det fikk de i det 20. spilleminuttet da Arsenals forsvar gikk fullstendig opp i limingen.
Nok en gang var det Billing som var på farten gjennom, men denne gangen spilte dansken uselvisk inn i feltet hvor Dango Ouattara stod helt umarkert.
21-åringen fra Burkina Faso forsøkt å bredside ballen forbi Aaron Ramsdale – som var eneste hinder for scoring.
Sisteskansen viste heldigvis sine enorme kvaliteter og kastet seg frem så lang han var. Med en vanvittig sterk hånd slo engelskmannen ballen unna og avverget en ny kalddusj.
Arsenal kontrollerte så å si hele 1. omgang og hadde svimlende 87 prosent ballbesittelse. Det hjelper lite når det ikke ville seg foran mål.
Etter 45 spilte minutter gikk guttene i garderoben vel vitende om at dette måtte snus etter pausen.
Da ble det enda tyngre for de rundt 60.000 Arsenal-supporterne da Marcos Senesi stanget inn et hjørnespark tidlig i 2. omgang.
Med rundt 30 minutter igjen å spille, og med tre mål som list for å ta med seg tre poeng, virket håpet lite.
Det håpet ble tent da Thomas Partey i det 62. spilleminuttet kranglet inn redusering til 1-2 i etterkant av et hjørnespark.
Innbytter Emile Smith Rowe, som så senere ble byttet ut igjen, headet en utboksing av Neto inn i feltet igjen, og der ventet Partey med en bestemt høyrefot.
Syv minutter senere var Arsenal farlig frempå igjen – av alle Ben White.
Forsvareren hadde kommet inn for Takehiro Tomiyasu etter pause og satte et viktig stempel på kampen.
Partey fikk tråklet seg forbi noen forsvarere i midten før han spilte ballen ut til Reiss Nelson, som hadde kommet inn for nevnte Smith Rowe.
Nelson lobbet ballen elegant inn på bakerste stolpe, hvor White kom i fullt firsprang og banket ballen mot mål.
Neto fikk slått ballen unna, men mållinjesystemet registrerte at ballen var godt innenfor streken før Bournemouth-keeperen fikk parert unna. 2-2 og i løpet av noen få minutter var Arsenal tilbake i kampen.
Men med Man Citys seier over Newcastle tidligere på dagen var bare tre poeng godt nok, så Arsenal ville ha mer.
Til tross for et vanvittig trykk mot målet til Bournemouth, som hadde med enn nok med å forsvare seg i kampen, ebbet oppgjøret sakte og sikkert ut i poengdeling.
Men så... På overtid av overtiden, etter mye tidsdrøying av gjestene, fikk Arsenal et hjørnespark.
Ballen ble halvveis klarert i første omgang, men ballen havnet rett i beina til Nelson.
23-åringen har vært mye skadd og fått få sjanser denne sesongen, men etter en superkort betenkningstid tenkte vingen "jeg prøver".
På kanten av 16-meteren dempet han ballen på brystet, justerte ballen raskt med høyrefoten og rappet til med vristen på venstrefoten.
Som en kanonkule suste ballen inn i det lengste hjørnet og flesteparten av de 60.222 fremmøtte på Emirates stadium brøt ut i både ekstase og vantro.
3-2. Glede. Arsenal.
