Powrót do Arsenalu 2010/2011 27 października 2010 po raz drugi zagrał w pierwszym składzie Arsenalu i zachował czyste konto w wygranym 4:0 spotkaniu Pucharu Ligi z Newcastle United. 13 grudnia, w związku z kontuzjami Łukasza Fabiańskiego i Manuela Almuni, zagrał swój debiutancki mecz w Premier League, będąc także najmłodszym bramkarzem debiutującym w tych rozgrywkach w sezonie 2010/2011. Po debiutanckim meczu z Manchesterem United (0:1) rozegrał jeszcze dwa spotkania w lidze – wygrane 3:0 kolejno z West Hamem United i Wigan Athletic. Dodając do tego styczniowe mecze w FA Cup i Carling Cup, do końca miesiąca rozegrał łącznie 10 spotkań. W styczniu 2011 został ogłoszony Arsène’a Wengera nowym bramkarzem głównym w ArsenaluWenger: Szczęsny jest numerem jeden | rp.pl.. 16 lutego w wygranym 2:1 meczu przeciwko Barcelonie zadebiutował w rozgrywkach Ligi Mistrzów, w której Arsenal ostatecznie zajął czwarte miejsce. 27 lutego wystąpił w finale Pucharu Ligi, który zakończył się porażką jego drużyny z Birmingham City 1:2.