El encuentro terminó con el marcador a favor de los Gunners 3-0. El 2 de mayo del 2009 Carlos Vela marcó su primer gol en la Premier League en un encuentro donde inició como titular frente al Portsmouth, al anotar al minuto 56 tras una jugada personal. Vela ayudó a su equipo a lograr aquel Campeonato del Mundo, ya que fue una pieza importante en la final ante Brasil, en la que derrotaron a los sudamericanos por 3-0. Carlos Vela se proclamó como el máximo goleador del torneo, marcando 5 goles. El 31 de agosto marcó su primer gol de la temporada en la increíble remontada ante el Real Madrid en Anoeta (4:2) tras entrar como sustituto en la segunda parte del partido. Vela no pudo comenzar la pretemporada con sus compañeros debido a una fascitis plantar que le mantuvo alejado más de un mes de los terrenos de juego, reapareciendo finalmente a finales de agosto en el partido de ida de la última fase previa de la Copa de la UEFA ante el FC Krasnodar. Tras una sequía de un más mes sin marcar, Vela anota el primer tanto en la goleada 4-2 al Málaga CF, mejorando su registro de 12 goles de la pasada campaña.

Ese mismo mes es nominado al Mejor delantero de la Liga BBVA junto a Cristiano Ronaldo y Diego Costa, siendo ganador el jugador portugués. Logró jugar 32 partidos oficiales con ese mismo club logrando 3 goles, donde se desarrolló como mediocampista por izquierda la mayor parte de la temporada. Algunas de ellas son ya parte de la historia del club, como la que lució el equipo en la final de la Copa del Rey de 2005 contra el Betis, con los nombres grabados de todos los pueblos de Navara. El 17 de septiembre del 2008 Carlos Vela debuta en la Liga de Campeones ante el club Dynamo Kiev, entró de cambio al minuto 83 por su compañero de equipo Robin van Persie. El 30 de agosto del 2008 Carlos Vela debuta oficialmente en club Arsenal FC hizo su presentación al entrar de cambio al minuto 63 por su compañero Robin van Persie. El 20 de febrero Carlos anotó su primer gol en la Premier League con el West Brom enfrentando al Wolverhampton Wanderers dando a su equipo el empate en el último minuto.

Después de estarlo ubicando en varios equipos de la Premier League como el Bolton y el West Bromwich Albion Football Club, y de la Liga BBVA como el Valencia CF, el 28 de enero del 2011 se hizo oficial su traspaso vía préstamo por 5 meses hasta el 30 de junio del 2011 al West Bromwich Albion con tal de que tuviera más actividad ya que no estaba teniendo gran actividad con el Arsenal más que en competiciones de menor renombre como la Carling Cup y la FA Cup. El Valencia se va al descanso con victoria momentánea gracias a que ha estado más acertado en las dos áreas. A las 21,30 h.: DJ Chesus Fiesta Remember. 21,30 h. DENOMINACIÓN DE ORIGEN: LOS BATURROS. PENALTI PARA EL VALENCIA. El 1 de diciembre de 2012, Vela anota el último tanto de la Real Sociedad (de penalti) en la goleada por 2-5 de estos ante el Valencia CF en el estadio de Mestalla.

Vela llegaría a la cifra de los 10 goles, tras marcar ante el Levante UD de penalti en el empate a un gol de ambos equipos. El 4 de diciembre «El Bombardero» contribuye a la victoria de la Real con un gol de chilena al minuto 89′ que dio el empate a su equipo frente al Málaga CF, minutos después el uruguayo Diego Ifrán anotó otro tanto que permitió a la Real Sociedad ganar por 3-2 su segundo partido consecutivo. Muy buen partido se prevé esta noche. Su primer doblete en la UEFA Champions League ocurre el 15 de septiembre de 2010, cuando al enfrentar en casa al SC Braga portugués en el primer partido de la fase de grupos, Carlos Vela ingresa al campo en el minuto 62 y convierte su primer gol de la noche al 70 definiendo por arriba del arquero a pase de Andrei Arshavin. A pesar de la salida del arquero del equipo portugués, Carlos Vela define con tranquilidad pasmosa a primer poste, anotando así el sexto y último gol de la noche (Arsenal 6-0 SC Braga).