Med 4-0 sammenlagt, sendte Newcastle tabelltoer Arsenal ut av ligacupen.
Arsenal lå allerede under 2-0 etter første semifinaleoppgjør, og i returkampen på St James’ Park onsdag ble det igjen tungt for Martin Ødegaards lag.
Etter 18 minutter bommet Ødegaard på en stor sjanse, før Newcastle like etterpå svarte med et langt utspill opp mot svenske Alexander Isak, som vant duellen før han sendte ballen rett i stolpen.
Jacob Murphy kunne sette returen enkelt i mål bak en utspilt David Raya.
I andre omgang økte Newcastle til 2-0 da Arsenal spilte seg i trøbbel. Målvakt Raya sentret til Declan Rice under sterkt press, og Newcastle vant ballen høyt i banen.
Anthony Gordon doblet ledelsen for hjemmelaget.
I finalen møter Newcastle enten Liverpool eller Tottenham på Wembley Stadium i London.