Mertesackers Karriere verlief 2011 international,
als er für den FC Arsenal in der englischen Premier League unterschrieb. Mertesacker wurde bald zu einem Hauptspieler in der Abwehr von Arsenal, was als Versuch angesehen wurde, die Defensiventscheidungen des Teams zu verbessern. Eines der beständigsten Defensivpaare der Premier League wurde seins mit Laurent Koscielny. Mertesacker widerlegte seine Kritiker mit seinen dominanten Leistungen und Führungsqualitäten, obwohl einige Seiten schon früh Zweifel an seinem Tempo und seiner Anpassung an das englische Spiel hatten.
Mertesackers Einfluss bei Arsenal ging über die bloße Verteidigung hinaus. Er war bekannt für seine Arbeitsmoral, Professionalität und seine Fähigkeit, jüngere Sportler zu trainieren. Diese Eigenschaften brachten ihm die Kapitänsbinde ein, ein Posten, auf dem er hervorragende Leistungen erbrachte. Arsenals FA-Cup-Triumphe 2014, 2015 und 2017 unter seinem Kapitän For Mertesacker war das FA-Cup-Finale 2017 gegen Chelsea besonders unvergesslich, da er trotz geringer Spielzeit in der vergangenen Saison aufgrund von Verletzungen eine Meisterklasse-Leistung zeigte. Seine Leistung im letzten war ein Beweis für seine Integrität und Standhaftigkeit, Eigenschaften, die seine Karriere prägten.
Auch abseits des Feldes war Mertesacker recht herausragend. Sein Einfluss ist immer noch auf sein Engagement für soziale Belange und seine Mentoring-Rolle zurückzuführen. Nach seinem Rückzug aus dem Profifußball im Jahr 2018 übernahm er eine Schlüsselposition in der Arsenal-Akademie als Leiter der Jugendentwicklung. Mertesacker hat sich in dieser Position auf die Entwicklung der nächsten Generation von Fußballstars konzentriert und dabei nicht nur technische Fähigkeiten, sondern auch das Bedürfnis nach mentaler Stärke und Charakter betont. Mit einem umfassenden Ansatz für junges Wachstum möchte er vielseitige Menschen hervorbringen, die in der Lage sind, auf und neben dem Feld erfolgreich zu sein.
Mertesacker äußerte sich auch offen zu den psychologischen Anforderungen, die Profispieler erfahren. Seine offenen Vorträge über Angstzustände und den psychologischen Druck des Fußballs haben dazu beigetragen, diese Probleme zu entstigmatisieren und eine spielerfreundlichere Umgebung zu fördern. Der Austausch seiner Erfahrungen hat ihm eine aufschlussreiche Analyse der manchmal außer Acht gelassenen psychischen Gesundheitsprobleme des Profisports ermöglicht.