Det började tungt för Arsenal när Jamie Vardy slog in ledningsmålet redan efter tolv minuter, men Londonlaget reste sig direkt. I en kontring några minuter senare kom Theo Walcott fri med Kasper Schmeichel och placerade snyggt in 1-1 vid ena stolpen.
Och med drygt halvtimmen spelad kom också 2-1. Alexis Sanchez nappade åt sig bollen efter att ett inspel från höger studsat mot en försvarare och hamnat vid bortre stolpen. Bara att raka in ledningsmålet för Arselanspelarens del.
Sanchez nickade sedan även in 3-1 efter ett något omständligt anfall där chansen tycktes rinna ut i sanden, men där bollen till sist, lyftes fram till ett avslutsläge. Möjligen var det misstänkt offside-läge, åtminstone tycktes en lagkamrat stå på fel sida om backlinjen när passningen slogs.
Och hattricket fullbordades tio minuter från slutet när Sanchez gjorde 4-1. Leicester reducerade sent till 4-2 genom ett nytt mål från Vardy. Olivier Giroud slipade till siffrorna till 5-2 på övertid.
Det här var Leicesters första förlust för säsongen, efter att ha gått obesegrat genom de första sex omgångarna.
Leicester: Schmeichel; De Laet, Huth, Morgan; Schlupp, Kantè, Drinkwater, Albrighton, Mahrez; Okazaki, Vardy.
Arsenal: Cech; Bellerin, Mertesacker, Koscielny, Monreal; Flamini, Cazorla; Ramsey, Ozil, Alexis; Walcott.