Arsenal tog ledningen i matchen då 1-0 skickades in av Theo Walcott på assist från Lukas Podolski.
Kvitteringen kom sedan i den 44:e matchminuten. Demba Ba stegade upp och drog till en frispark som gick rakt i huvudet på Jack Wilshire och ändrade bollbana vilket gjorde att Szczesny ställdes i Arsenalmålet.
Den andra halvleken skulle sedan komma att fullständigt explodera i en otrolig målfest.
Arsenal tog en tidig ledning i början av andra halvleken genom unge Alex Oxlade-Chamberlain.
Nio minuter senare kvitterade Newcastle igen. Gabriel Obertan kom igenom på vänsterkanten och hittade en fristående Sylvain Marveaux som bara behövde peta bollen över mållinjen till 2-2.
Arsenal och Newcastle fortsatte göra mål och följas åt. Podolski gjorde mål efter 64 minuter genom nick och fem minuter senare kvitterade Newcastle igen. Ba satte då sitt andra mål i matchen till 3-3.
Bara minuter senare var det dags igen åt andra hållet. Efter lite trassel i straffområdet får Walcott på perfekt träff upp i nättaket till 4-3.
Inhopparen Olivier Giroud fick även jubla över mål när fransmannen satte pannan till ett kanoninlägg från Walcott och nickade in bollen till 5-3. Giroud fick även göra 6-3 två minuter senare och fransmannen hade även bud på ett tredje.
Men den ende hattrickskytten blev Theo Walcott som fick kröna sin fantastiska match med att skicka in 7-3.
Newcastle har därmed gjort tre mål i två matcher på raken (United 4-3 i förra omgången) utan att ta en enda poäng. Arsenal glider i sin tur upp på femteplats med en betydligt bättre målskillnad.
Startelvor:
Arsenal
Szczesny - Gibbs, Vermaeilen, Koscielny, Sagna - Wilshere, Arteta - Podolski, Cazrola, Oxlade-Chamberlain - Walcott
Newcastle
Krul - Santon, Perch, Coloccini, Simpson - Bigirimana, Tiote - Obertan, Marveaux, Cisse - Ba