Officerare kallades till Islamic Centre i Newton Heath, Manchester, omkring 01:20 BST.
Två män klädda i svart sågs springa från platsen, sa polisen.
Branden började bara timmar efter två män slet CCTV-kameror från Regent Street byggnadens väggar, ungefär 23:30 BST på fredag.
Polisen sa att gärningsmännen var svarta män i svarta kläder med halsdukar som täckte deras ansikten.
Insp Chris Hadfield, vid polisen i Manchester, sade: " Vi tror att de två incidenterna är kopplade till varandra och att stölden av övervakningskamerorna var avsedd att hjälpa dem att utföra sin mordbrandsattack på minibussen utan att bli inspelad.
"Tyvärr finns det flera andra kameror som fångar baksidan av Islamic Centre, där attacken ägde rum.
"Vi undersöker möjligheten att detta är ett riktat hatbrott."
Arsonister satte eld på en minibuss som tillhör ett Muslimskt community center i vad polisen säger kan ha varit en "riktad hatbrott".