Den svenske landslagsanfallaren nickade kraftfullt inför hemmapubliken in 1–0 tidigt och gav Newcastle en drömstart.
Det var tredje matchen i rad som Alexander Isak gjorde mål, med ligacupfullträffen i segermatchen mot Chelsea i veckan inräknad.
Han gjorde också mål mot Chelsea i ligan förra helgen, men då blev det ändå förlust.
Newcastle bröt därmed en fem matcher lång svit utan seger och tog en nödvändig trepoängare för att försöka minska gapet upp till en Europaplats. Laget låg bara tolva inför helgens omgång.
För Arsenal var förlusten kostsam och Londonlagets jakt på första ligatiteln sedan 2004 ser tuff ut.
Laget har redan efter tio omgångar tappat tolv poäng och är på sin tredjeplats fem poäng bakom ledande Manchester City, som spelar senare i eftermiddag. ”The Gunners” var också svagt offensivt och hade svårt att skapa skarpa målchanser.
Arsenals skadeelände hade lättat något inför mötet med Newcastle, men lagkaptenen Martin Ødegaard saknades fortfarande.
Alexander Isak är nu uppe i tre gjorda mål i Premier League.
När dessutom Viktor Gyökeres är i storslag i Portugal är det mumma för förbundskaptenen Jon Dahl Tomasson inför avgörandet i Nations League senare i november.
Sverige möter Slovakien den 16 november och Azerbajdzjan tre dagar senare på nationalarenan i Solna.
Alexander Isak missade ju förra landslagssamlingen på grund av en bruten tå, men har snabbt hittat storformen efter skadan.
