President Bah Ndaw, premiärminister Moctar Ouane och försvarsminister Souleymane Doucoure fördes till en militärbas i Kati strax norr om huvudstaden Bamako.
Gripandena ökar osäkerheten om framtiden för det västafrikanska landet. I en militärkupp i augusti avsattes president Ibrahim Boubacar Keita.
Bah Ndaw och Moctar Ouane hade uppgiften att övervaka en 18 månader lång övergångsperiod tillbaka till civilt styre.