Arsenal berpeluang besar untuk lolos ke babak semifinal pada leg kedua yang digelar pekan depan di Moskow.
The Gunners menguasai 55 persen penguasaan bola berbanding 45 persen dengan delapan sepakan on-target, sedangkan CSKA hanya empat kali mengemas peluang matang, menurut statistik UEFA.
Arsenal membuka keunggulan pada menit 9 melalui tendangan "first time" Aaron Ramsey yang menyambar umpan Hector Bellerin setelah bek Spanyol itu mendapatkan bola dari Mesut Oezil.
Namun CSKA segera membalas menjadi 1-1 berkat tendangan melengkung Golovin yang dilepaskan dari jarak 22 meter menyusul kesalahan dua pemain Arsenal Mustafi dan Granit Xhaka pada menit 15.
Tim Meriam London kembali memimpin dari eksekusi tendangan penalti Lacazette menyusul pelanggaran Georgi Shchennikov terhadap Mesut Oezil pada menit 22.
Skor bertambah menjadi 3-1 saat Aaron Ramsey mencetak gol keduanya menggunakan tendangan melambung sesaat setelah menerima bola diagonal dari Oezil pada menit 28.
Mesut Oezil pun kembali menjadi kreator atas gol keempat Arsenal yang dibukukan striker Prancis, Alexandre Lacazette, pada menit 35.
Ramsey nyaris menciptakan hattrick apabila sepakannya dari umpan Monreal tidak mengenai kaki Ignashevich pada menit 52, sebelum gelandang Wales itu kembali membuat peluang dari umpan Mkhitaryan tiga menit kemudian.
CSKA sempat mencetak gol melalui sepakan jarak dekat Dzagoev, namun dianulir wasit karena pemain itu sudah terjebak offside, sebelum sepakan Ramsey mengenai tiang gawang Akinfeev pada menit 77.
Skor 4-1 bertahan hingga laga selesai, demikian laman UEFA.
Susunan pemain:
CSKA Moskow: Akinfeev (penjaga gawang), Shchennikov, A Berezutski, V Berezutski, Ignashevich, Kuchaev, Natcho, Dzagoev, Golovin, Musa, Wernbloom
Arsenal: Cech (penjaga gawang), Bellerin, Mustafi, Koscielny, Monreal, Xhaka, Wilshere, Ramsey, Ozil, Mkhitaryan, Lacazette