در ۲۳ اکتبر ۲۰۱۳، مِیسی پس از سپری کردن یک دوره آزمایشی در آرسنال، با این تیم قرارداد امضا کرد. آرسنال برای جذب مِیسی از بریستول روورز، رقابت با اورتون و چند باشگاه از چمپیونشیپ را برد. گزارش شد که آرسنال به دلیل سن پایین مِیسی و پس از رد پیشنهاد قرارداد جدید از سوی او در بریستول روورز، مبلغ ۱۰۰,۰۰۰ پوند به عنوان غرامت به این باشگاه پرداخت کرده است.
در نخستین فصل حضورش در آرسنال، از او به عنوان جانشین فوری و مستقیم لوکاش فابیانسکی یاد شد. در سال ۲۰۱۴، مِیسی برای سفر همراه با تیم اصلی آرسنال به اردوهای پیشفصل در اتریش انتخاب شد و بعداً به عنوان بازیکن تعویضی در بازی آرسنال مقابل وست برومویچ در لیگ برتر روی نیمکت نشست.
در ۸ ژانویه ۲۰۱۵، مِیسی با قراردادی قرضی و یکماهه به باشگاه اکرینگتون استنلی در لیگ دو پیوست.
در ۳۱ ژانویه ۲۰۱۷، مِیسی با قراردادی قرضی تا پایان فصل ۲۰۱۶/۱۷ به باشگاه لوتون تاون در لیگ دو پیوست. مِیسی پس از انجام ۱۳ بازی برای لوتون، در ۵ آوریل توسط آرسنال فراخوانده شد تا پوشش حمایتی برای پتر چک (دروازهبان اول) و داوید اوسپینا (دروازهبان دوم) ایجاد کند که به ترتیب دچار کشیدگی کشاله ران و مصدومیت عضلات شکم شده بودند.
مِیسی نخستین بازی خود برای آرسنال را در ۲۴ اکتبر ۲۰۱۷ مقابل نوریچ در دور چهارم جام اتحادیه انجام داد که این مسابقه در وقتهای اضافه با پیروزی ۲-۱ به پایان رسید.
او ۹ روز بعد نخستین بازی اروپایی خود را در مرحله گروهی لیگ اروپا انجام داد و در تساوی ۰-۰ خانگی مقابل رد استار بلگراد کلینشیت کرد. مِیسی در ۶ دسامبر قرارداد جدیدی با مدت زمان نامشخص با آرسنال به امضا رساند.
مِیسی در ۳۰ ژوئیه ۲۰۱۸ با قراردادی قرضی و یکساله به باشگاه پلیموث آرگیل در لیگ یک پیوست.
مِیسی با قرار گرفتن در فهرست و ترکیب آرسنال برای دیدار فینال مقابل چلسی در ۱ اوت ۲۰۲۰، مدال قهرمانی جام حذفی انگلستان را به دست آورد.
