Polisen sa att övervakningsfilmen visade två vita män som placerade flaggorna på marken i kyrkan.
De upptäcktes av underhållsarbetare på torsdag morgon. En av kyrkans pastorer sade att det var "en hatisk handling" avsedd att skrämma kyrkobesökare.
Flaggan är mycket splittrande i USA och ses som en symbol för slaveri av kritiker.
Personalen blev störd när de kom över flaggorna vid Ebenezer Baptist Church, enligt pastor Shannon Jones.
"Våra groundsmen var så upprörda, de tog bilder och sedan flyttade de dem", berättade hon reportrar.
Hon sa att kyrkan har hållit en konferens om de svarta kyrkornas roll i samhällsrättsliga frågor den här veckan.
"Vi har bilder på två vita män som placerar flaggorna på campus", sa polischefen George Turner på en nyhetskonferens.
Det fanns inga fler detaljer om de misstänkta men Turner sa att videon skulle släppas till allmänheten snart.
"Vi har sett denna typ av fulhet tidigare", sade han, tillade att det var äckligt men inte förvånande.
Han sa att de hade "bra, starka fysiska bevis" och uteslöt det inte från att vara ett hatbrott.
Ref Raphael Warnock, en pastor i kyrkan, sade: " Det är en hatisk handling. Jag ser det som ett försök att skrämma oss på något sätt, och vi kommer inte att skrämmas."
Mr King predikade en gång i kyrkan i Georgiens huvudstad.
Den konfedererade flaggan är de sydliga staternas stridsemblem i det amerikanska inbördeskriget, och dess anhängare i dag säger att den är en viktig del av det södra arvet.
Motreaktionen mot den växte när nio svarta sköts ihjäl i en kyrka i South Carolina i juni. Mannen som åtalades för morden, Dylann Roof, var avbildad med flaggan.
Amerikanska polisen utreder efter att fyra konfedererade flaggor hittades på grund av en kyrka nära Martin Luther King Jr Center i Atlanta.