Elva politiker från oppositionspartiet Chadema, däribland partiordföranden Freeman Mbowe, greps i Mwanza invid Victoriasjön inför ett planerat möte kring krav på grundlagsreformer.
Polisen genomförde även en husrannsakan i Mbowes hus i Dar es Salaam och beslagtog bland annat hans dator innan partiordföranden fördes till fängelse.
Chadema slog larm sedan partiet nåtts av information om att Mbowe skulle anklagas för terrorism, information som nu bekräftas.
"Vi har frihetsberövat Freeman Mbowe för planerad terrorism, inklusive mord på regeringsföreträdare, säger Tanzanias polistalesperson David Misime i ett uttalande, där det också framgår att sex av de andra gripna redan har åtalats.
I ett uttalande som publicerats av Chadema avfärdar Mbowe kategoriskt polisens påståenden.
"Kravet på en ny grundlag har resulterat i terroranklagelser mot mig", säger han enligt uttalandet.
Amnesty International beskriver gripandena som "godtyckliga" och som en del i en eskalerande kampanj emot den tanzaniska politiska oppositionen.
Minst 150 oppositionsledare greps efter det kritiserade valet i oktober 2020, som officiellt slutade med vinst för den dåvarande presidenten John Magufuli. När han avled i mars blev partikamraten Samia Suhulu Hassan landets första kvinnliga president – en vändning som väckte hopp efter Magufulis hårdföra enväldsstyre.