Det var i onsdagens ligamöte med Manchester United som Williamson fastnade i gräset. 26-åringen vred sig i smärtor innan hon fick hjälp av planen.
Nu står det klart att det handlar om en korsbandsskada och därmed kommer landslagsstjärnan att vara borta från spel en längre tid. Hon missar Arsenals återstående matcher den här säsongen liksom sommarens fotbolls-VM i Australien och Nya Zeeland.
"Vi kommer att stötta henne genom den här resan och vi ber att hennes privatliv respekteras under den kommande perioden", skriver Arsenal i ett pressmeddelande.
Leah Williamson är lagkapten i det engelska landslaget tog EM-guld på hemmaplan i somras.