Evan Gershkovich, som täcker Ryssland, Ukraina och forna Sovjet för amerikanska The Wall Street Journal, häktas enligt en domstol i Moskva i två månader. Ryska statliga Tass rapporterar att Gershkovich advokat inte fick närvara i rätten.
Enligt den ryska säkerhetstjänsten FSB anklagas han för spioneri för USA:s räkning. Han nekar till alla anklagelser.
Reportern togs "på bar gärning", hävdar Maria Zacharova, talesperson vid Rysslands utrikesdepartement.
"Tyvärr är det inte första gången som en utländsk korrespondentstatus, ett pressvisum och en ackreditering används av utlänningar i vårt land för att dölja aktiviteter som inte är journalistik", skriver hon i sociala medier.
"Det är inte den första välkända västerlänningen att gripas på bar gärning", fortsätter hon.
Påminner om USA:s reseavrådan
Gershkovich påstås ha gripits i staden Jekaterinburg vid Uralbergen medan han "försökte komma över hemligstämplad information" om den ryska militären, skriver nyhetsbyrån AP med hänvisning till ryska medier.
USA:s utrikesminister Antony Blinken fördömer Kremls "återkommande försök att skrämma, undertrycka och straffa journalister och civilsamhället" enligt ett uttalande.
"Vi är djupt oroade över Rysslands brett rapporterade gripande av en journalist som är amerikansk medborgare", säger Blinken i ett uttalandet.
Han hänvisar också till USA:s reseavrådan som gäller för Ryssland. Amerikanska medborgare som befinner sig i landet uppmanas också lämna.
I ett uttalande tillbakavisar The Wall Street Journal med kraft anklagelserna mot Gershkovich. Tidningen säger sig vara "djupt bekymrad" över sin reporters säkerhet.
Reportrar utan gränser säger att gripandet ser ut att vara en hämnd, rapporterar nyhetsbyrån AFP. Enligt organisationen höll Gershkovich för närvarande på med en granskning av den paramilitära Wagnergruppen, vars legosoldater spelat en betydande roll i Vladimir Putins krig i Ukraina.
Första sedan 1986
Gershkovich är den förste amerikanske reporter som grips för spioneri i Ryssland sedan kalla krigets dagar. Om han befinns skyldig till spionage riskerar han upp till 20 års fängelse.
31-årige Evan Gershkovich pratar ryska och har bott i Ryssland i sex år. Han arbetade tidigare för AFP i Moskva och dessförinnan på den engelskspråkiga tidningen The Moscow Times. Hans föräldrar bor i USA men kommer ursprungligen från Sovjetunionen, skriver AFP.
Hans senaste artikel, som publicerades tidigare i veckan, fokuserar på den ryska ekonomins nedgång till följd av de västerländska sanktionerna mot landet.
I ett uttalande uppger Rysslands vice utrikesminister Sergej Ryabkov att det är alltför tidigt att diskutera ett möjligt fångutbyte av Gershkovich, rapporterar AFP.