"Vi säger adjö till en fantastiskt spelare och en person som vi alla älskar. Det har varit en otrolig resa tillsammans med honom och han har gett allt för den här klubben", säger Arsenaltränaren Mikel Arteta på klubbens webbplats.
Xhaka kom till Arsenal 2016 från ett annat Bundesligalag – Borussia Mönchengladbach. Med Arsenal vann han FA-cupen två gånger och gjorde 23 mål på 297 framträdanden.
"Jag kan ligan utan och innan. Jag har sett en del under min tid i London. Det är en klubb med en imponerande historia och ambitiösa mål", säger Xhaka om sitt nya lag.
30-åringen är även kapten för Schweiz där det blivit 115 landskamper så här långt.
Arsenal var inte det enda Londonlag att vinka adjö till sin kapten under dagen. Tidigare meddelade Chelsea att César Azpilicueta lämnar för Atlético Madrid i hemlandet.
33-åringen har tillhört Chelsea sedan 2012 och lämnar med 349 matcher och tio mål i bagaget. Den spanske landslagsbacken har skrivit på för ett år.