De två svensklagen stöter på varandra två gånger på en vecka i två cupmöten.
Det stora mötet är nästa söndag i Ligacupfinalen på Selhurst Park.
Men söndagens möte på Chelseas hemmaplan Kingsmeadow var också viktigt för de två storklubbarna i jakten på titlar.
Chelsea vann med 2–0, är klart för kvartsfinal och har därmed fortfarande chansen till att plocka hem fyra titlar – ligan, FA-cupen, Ligacupen och Champions League.
Chelsea har vunnit ligan tre år i rad – är tvåa just nu, en poäng efter Manchester United som har en match mer spelad – är regerande mästare i FA-cupen och jagar revansch i Ligacupen för fjolårets finalförlust mot Manchester City.
Jonas Eidervalls Arsenal jagar sin första titel sedan ligasegern 2019.
Chelsea, med Magdalena Eriksson från start i backlinjen, tog ett tidigt grepp då Sophie Ingle sköt 1–0 via Arsenalmålvakten Manuela Zinsberger i 21:a minuten. Elva minuter in i andra halvlek gjorde sedan Sam Kerr 2–0 för hemmalaget där Johanna Rytting-Kaneryd byttes in i 84:e minuten.
Målvakten Zecira Musovic fick stå tillbaka för Ann-Katrin Berger.
Stina Blackstenius byttes ut i 81:a minuten för Arsenal som saknade fotskadade Lina Hurtig.