پائولو ورنازا دوران حرفه‌ای خود را در آرسنال آغاز کرد اما برای راهیابی به تیم اصلی با چالش مواجه شد. پیشرفت او به‌عنوان یک بازیکن ممکن است به‌دلیل جراحات ناشی از حادثه درگیری با یک سارق در خانه‌اش در سال ۲۰۰۱ آسیب دیده باشد، حادثه‌ای که در آن ورنازا و دیگر بازیکن جوان آرسنال، اندرو داگلاس، هر دو مورد ضربات چاقو قرار گرفتند. او اولین بازی خود را برای تیم اصلی در یک مسابقه جام اتحادیه در برابر بیرمنگام در ۱۴ اکتبر ۱۹۹۷ انجام داد.
او در جریان قهرمانی آرسنال در لیگ برتر فصل ۱۹۹۷/۹۸ تنها در یک بازی لیگی (در برابر کریستال پالاس) به میدان رفت، به این معنی که واجد شرایط دریافت مدال قهرمانی نشد. عملکرد او در تیم رزرو آرسنال منجر به کسب جایگاهی در تیم ملی انگلستان برای جام جهانی جوانان فیفا در سال ۱۹۹۹ شد. او دوره‌های قرضی را در ایپسویچ تاون و پورتسموث گذراند، پیش از آنکه در دسامبر ۲۰۰۰ آرسنال را به مقصد واتفورد ترک کند. او ۱۱ بار برای آرسنال بازی کرد و یک گل در پیروزی ۲-۱ برابر کاونتری در ۱۶ سپتامبر ۲۰۰۰ به ثمر رساند.