En el conjunto charro se hace rápidamente con un puesto de titular, diseño camisetas sevilla anotando ocho goles en 31 partidos y formando junto a Braulio una de las parejas más realizadoras de la historia reciente del club. Es uno de los futbolistas con más asistencias, desde que se tienen registros, en partidos oficiales. Dos de sus primos (Maximiliano y Emanuel Biancucchi) son también futbolistas. Vela contribuyó con una asistencia con el marcador final 6-0, duelo en que logró concretar una de las mejores anotaciones en la historia del Arsenal Football Club. Además pasa a la historia del club txuri-urdin tras ser el autor del gol 3000 de la Real Sociedad en Primera División.
El 26 de septiembre del 2007 Carlos Vela debutó oficialmente con el club navarro participando 10 minutos en un encuentro que finalizaría 4-1 contra el Levante. El 30 de agosto del 2008 Carlos Vela debuta oficialmente en club Arsenal FC hizo su presentación al entrar de cambio al minuto 63 por su compañero Robin van Persie. El primer once del Granada en Primera fue Floro, Millán, González, Maside, Bonet, Sierra, Luis Marín, Trompi, Cholín, César y Liz, con Paco Bru en el banquillo. El Napoli terminó la primera vuelta en 3ª posición, igual que en la temporada anterior, pero con 9 puntos menos que entonces. El 28 de noviembre consigue un hat-trick, para darle a la Real 3 valiosos puntos ante el Elche C.F.
El encuentro terminó en un empate a 1-1. El 23 de septiembre Vela marcó un hat-trick oficialmente con el Arsenal FC ante el Sheffield United, además fue su debut en el torneo de la Football League Cup. El 28 de julio de 2008 Vela se estrena marcando para el club Arsenal FC anotando un hat-trick en la goleada 10-2 ante el cuadro austriaco Burgenland XI. Anotó un gran gol en el partido de ida disputado en Anoeta ante el Racing de Santander, de los cuartos de final de la Copa del Rey que acabó con marcador de 3-1 favorable a los txuri-urdin. Ahí marcó nueve goles y llamó la atención del Toulouse y el Lille.
A la fecha 24 de mayo de 2011 ha metido 3 goles con el equipo, camiseta jordan psg (www.lars7.com) los cuales ayudaron para lograr empates y así salir de la tabla de descenso. Con todo, el Sevilla tiene que ir a por un delantero de nivel contrastado que, por circunstancias, no tenga minutos en su equipo, apostando de esta manera por la fórmula de una cesión con opción de compra. Arsenal, con posibilidad de ampliación a dos años pero sin opción de compra, con lo que el jugador podría conseguir su nacionalización. La fama de equipo ascensor comenzó a fraguarse en los años siguientes.
Una semana después vuelve a anotar el único gol de penalti (provocado por él mismo) que le da la victoria a su equipo 0-1 ante un descendido Real Betis en el Benito Villamarín. Anotaría su tercer gol consecutivo de la temporada en el empate a 3 ante el Real Betis en Anoeta anotando el 1-2 que dio fruto a la remontada txuri-urdin, tras una gran volea con su pierna mala. El 31 de agosto marcó su primer gol de la temporada en la increíble remontada ante el Real Madrid en Anoeta (4:2) tras entrar como sustituto en la segunda parte del partido.