Nordmannens første scoring kom ti minutter etter pause. Gjestene rullet fint opp, og etter hvert kom Fábio Vieira fri på kanten. Han slo så en flott pasning inn i midten, der Ødegaard kunne spasere ballen inn i åpent mål.
Både Ødegaard og Bukayo Saka var begge nær ballen, men den norske landslagskapteinen var først og feiret for scoring.
Kvarteret før slutt fikk kapteinen ballen inne i feltet og hamret den i hjørnet. Han ble også kåret til banens beste.
– Vi måtte grave dypt i dag og vi var litt treige med ballen, men vi beholdt tålmodigheten og det ga belønning til slutt, sa Ødegaard til Sky Sports etter kampen.
Seks mål
Scoringene var Ødegaards femte og sjette for sesongen, og gjør at Arsenal er serieleder med fem poeng ned til City på annenplass når Premier League tar pause i forbindelse med VM i Qatar.
Arsenal har tolv seirer, én uavgjort og ett tap denne sesongen. City avga poeng med 1-2-tap for Brentford på hjemmebane tidligere lørdag. Erling Braut Haaland var tilbake fra start etter en skade, men greide ikke å score.
– Viktig
– Hver seier er veldig viktig for oss. Det var en veldig viktig seier for å gi oss selvtillit inn i pausen, sa keeper Aaron Ramsdale.
Wolverhampton skapte noen sjanser, men Arsenal-forsvaret holdt unna for det som kom og kunne juble for tre poeng. Wolverhamptons nyansatte manager Julen Lopetegui satt på tribunen under kampen. Med tapet er Wolverhampton fortsatt sist i ligaen med ti poeng.
Ødegaard og Arsenal spiller sin neste seriekamp 26. desember hjemme mot West Ham.