Mortazavi, som ansågs vara en nära anhörig till president Mahmoud Ahmadinejad, fördes till Teherans evinfängelse, som den halvofficiella farsbyrån rapporterade.
Fram till januari var han chef för Irans välbärgade sociala välfärdsorganisation men togs bort under påtryckningar från Majlis - Irans parlament.
Giuseppe Mortazavi, 45, blev föremål för Förenta staternas sanktioner 2010.
Han och andra tjänstemän anklagades av Washington för "upprätthållande och allvarliga kränkningar av de mänskliga rättigheterna".
Av Mohammad ManzarpourBBC Persiska
Saeed Mortazavis gripande kan betraktas som en vändpunkt i Ayatollah Ali Khameneis upplåtelse som Irans högste ledare.
Efter att ha rest sig från dunkelheten som ung domare var Mortazavi avgörande för massutrensningen av reformistiska tidningar under den tidigare presidenten Mohammad Khatamis administration.
Han blev senare känd för sin inblandning i fallet Zahra Kazemi, en iransk-kanadensisk fotojournalist som dog i häktet efter hennes gripande 2003.
Nyligen anklagades Mortazavi för misshandel och dödande av demonstranter efter valet i fånglägret Kahrizak.
Det är osannolikt att Mortazavis gripande kunde ha kommit utan den högste ledarens godkännande.
Vilken röd linje Mr Mortazavi än kan ha gått över för att utlösa denna kedja av händelser, hans arrestering markerar slutet på en era av straffrihet, som länge åtnjutits av den islamiska statens mest lojala verkställare.
Analytiker säger att hans gripande kan bero på tvister mellan president Ahmadinejad å ena sidan och parlamentet och rättsväsendet å den andra.
Gripandet var "eventuellt" i samband med anklagelser om tortyr och fångarnas död efter det kontroversiella valet 2009, rapporterade Fars.
Några dagar efter att han togs bort förra månaden som chef för socialfonden, återanställdes han av president Ahmadinejad, men denna gång som officiell vårdare av samma organisation, arga vissa lagstiftare.
Medan Ahmadinejad försvarade den tidigare åklagaren i parlamentet anklagade han chefen för parlamentet och chefen för korruptionsdomaren, vilket analytiker säger kan vara en av orsakerna till Mortazavis arrestering.
Ahmadinejads kontroversiella omval 2009 - och det våldsamma undertryckandet av efterföljande oppositionsprotester - har vidgat klyftan mellan konservativa och reformister inom Irans politiska etablissemang.
Korrespondenterna säger att parlamentet har varit fientligt mot Ahmadinejad under större delen av hans andra fyraårsperiod som löper ut i augusti.
Parlamentets talman Ali Larijani är sannolikt en föregångare i loppet för att efterträda Ahmadinejad.
Iransk polis har arresterat f.d. Teheran-åklagaren Saeed Mortazavi, säger iranska nyhetsbyråer.