Särskilda åklagare sa att de plundrade National Pension Service (NPS) ordförande Moon Hyung-pyos hem på måndag, innan arrestera honom på onsdag.
NPS är världens tredje största pensionssystem.
Det kommer mitt i president Park Geun-hyes åtal över skandalen med hennes långvariga mentor Choi Soon-sil.
I den senaste arresteringen undersöker utredarna NPS stöd för en sammanslagning på 6,5 miljarder dollar mellan två Samsung Group affiliates och om Moon använde sitt inflytande som hälsominister vid den tidpunkten, för att pressa det att backa affären.
Ministeriet för hälsa och välfärd driver pensionstjänsten, som förvaltar 545 biljoner vann ($451bn; £367bn) och var en stor aktieägare i Cheil Industries Inc och Samsung C&T Corp när de gick samman.
NPS har förnekat tidigare rapporter om att Moon pressade organisationen att stödja affären, och Moon meddelade reportrar i tisdags att han skulle samarbeta med utredningen.
Skandalen har också fångat Samsung upp i anklagelser om att den backade stiftelser kontrolleras av Choi Soon-sil i hopp om att få politiska tjänster, som utredare också undersöker.
Politikerna röstade den 9 december för att åtala president Park - ett beslut Sydkoreas författningsdomstol har sex månader på sig att upprätthålla eller omintetgöra. Fram till dess förblir hon formellt president men berövas sina befogenheter, som överlämnas till premiärministern, en presidentutnämnare.
Park förnekar förseelser, men har bett om ursäkt för hur hon skött sitt förhållande till Choi, som också förnekar att hon begått brott.
Sydkoreas pensionsfondschef har arresterats i en undersökning av påstådd korruption som involverar det elektroniska företaget Samsung och landets president.