Enligt HRW nekas många av de gripna rättslig hjälp, samtidigt som de hålls inspärrade under undermåliga förhållanden som gör dem sårbara för coronaviruset.
Anklagelserna går hand i hand med en växande oro kring att premiärminister Abiy Ahmed, som 2019 tilldelades Nobels fredspris för sina politiska reformer, använder sig av repressiva metoder för att tysta kritiker.
"Handlingarna av Etiopiens brottsutredande myndigheter skapar oro för att de inte har övergett tidigare praxis; att gripa först och utreda senare", säger Laetitia Bader, HRW:s chef för Afrikas horn, i ett uttalande.
"Myndigheterna måste omgående presentera trovärdiga anklagelser baserade på tydliga fakta och bevis mot de anhållna, eller säkerställa deras frigivning."
Fler än 9 000 människor har gripits i och med den våldsamma protestvåg som blossade upp efter mordet på den populäre sångaren och politiske aktivisten Hachalu Hundessa i juni. Bland de gripna finns flera högprofilerade oppositionspolitiker och journalister.
I ljuset av den pågående pandemin utgör förhållandena i de överfulla etiopiska fängelserna ytterligare ett orosmoln. Den kenyanske journalisten Yassin Juma, som tidigare i augusti släpptes mot borgen, är en av de gripna som redan konstaterats smittade med covid-19.
Abiy Ahmed har upprepade gånger framhållit att alla inblandade i våldet ska få stå till svars. Över 200 människor har hittills mist livet i tumultet i Etiopien, framför allt i regionen Oromia. Senast i tisdags kom rapporter om minst tio döda och fler än 30 skadade efter sammandrabbningar mellan demonstranter och säkerhetsstyrkor i södra delen av landet.