Le défenseur avait entamé sa carrière à Vitoria au Brésil avant de rejoindre l'Europe et Benfica au Portugal d'abord. Il aura joué pour Chelsea durant sept saisons, en deux fois avec entre temps deux saisons pour le PSG. Il compte 56 sélections avec le Brésil. Selon la presse anglaise, Chelsea et Arsenal sont tombés d'accord pour un transfert de 8,5 millions d'euros.

"David a beaucoup d'expérience et j'ai hâte de travailler avec lui. C'est un joueur que l'on connaît bien, qui vient nous renforcer défensivement", s'est réjoui Unai Emery, l'entraîneur d'Arsenal. David Luiz remplacera le Français Laurent Koscielny, parti pour Bordeaux.