"Safronov, som utförde uppgifter åt ett av Natoländernas underrättelsetjänster, samlade ihop och överlämnade statshemligheter och information om militärtekniskt samarbete och om Rysslands försvar och säkerhet till deras representant", står det i ett uttalande från den ryska säkerhetstjänsten FSB.
Den 30-årige Safronov jobbade som rådgivare åt Roskosmos högste chef, Dmitrij Rogozin.
– Utredningen pågår. Roskosmos samarbetar fullt ut med de undersökande myndigheterna, säger en talesperson för rymdstyrelsen till den statliga ryska nyhetsbyrån Interfax.
Oklar bakgrund
Anklagelserna ska inte vara direkt kopplade till Safronovs arbete på Roskosmos, och rymdflygstyrelsen säger att han inte hade tillgång till några hemligheter under sitt arbete där.
Kremls talesperson Dmitrij Peskov säger att han inte tror att misstankarna heller är kopplade till Safronovs arbete som journalist.
Han greps av beväpnad FSB-personal utanför sin lägenhet i Moskva. Bilder från gripandet visar hur Safronov kroppsvisiteras innan han sätts i ett fordon.
Ex-kollegor frihetsberövade
Enligt den statliga nyhetsbyrån Tass har Safronov under förhör förnekat att han överlämnat statshemligheter till främmande makt. Hans advokat, Oleg Elisejev, säger sig ännu inte ha fått träffa sin klient.
Safronov riskerar 20 års fängelse om han döms. Om fallet går till rättegång väntas den hållas bakom stängda dörrar på grund av sekretessen i ärendet.
Några av Safronovs tidigare journalistkollegor protesterade utanför FSB:s högkvarter mot gripandet, innan de frihetsberövades. Enligt den oberoende organisationen OVD-Info, som dokumenterar polisinsatser vid politiska demonstrationer, har 20 personer gripits.
En ledarartikel i Kommersant, en av de tidningar där Safronov tidigare varit anställd, skriver att anklagelserna verkar absurda eftersom den misstänkte är en sann patriot.
Faderns oklara död
Kremls hållning gentemot medier har hårdnat med åren, och myndigheterna har en längre tid haft ett ont öga till Kommersant.
Ivan Safronov gick i fotspåren av sin pappa, som också bevakade försvarsfrågor åt Kommersant. Fadern dog 2007 efter att under oklara omständigheter ha fallit från ett fönster. Vid tiden för sin död arbetade han med på artiklar om att ryska luftvärnssystem och flygplan skickades till Iran och Syrien.
Säkerhetsanalytikern Andrej Soldatov ser gripandet av Ivan Safronov som ett tecken på ännu hårdare tag från makten.
– Rättsfallet mot Ivan Safronov är en absolut ny nivå på undertryckandet av journalistik i landet, säger Soldatov.