Oron för hennes välfärd väcktes av Paul Netherton, biträdande polischef vid Devon och Cornwall-polisen.
Han talade ut på Twitter på uppdrag av flickan, som hade hållits i en cell sedan torsdag eftersom, sade han, inga sängar var tillgängliga någonstans i Storbritannien.
NHS England sa att 16-åringen skulle flyttas på lördag kväll.
En talesman sade: " Efter att NHS England hade fått närmare upplysningar om flickan och hennes tillstånd, fann man en plats på orten inom några timmar.
"Vi är tacksamma för hjälp från NHS i området att identifiera platsen.
"Det är värt att notera att den psykiska vården har expanderat så att antalet personer som hamnar i polisceller i själva verket är nere - men klart mer behöver göras."
Tidigare på Twitter hade Netherton beskrivit situationen som "oacceptabel".
Han twittrade: " Vi har en 16 år gammal flicka som lider av psykiska hälsoproblem som hålls i polisens förvar. Det finns inga sängar i uk!
"Den 16 år gamla kvarhölls på torsdag kväll, delades fredag lunchtid och fortfarande ingen plats för säkerhet tillgängliga. Det här kan inte stämma!
"Det finns ingen plats för ett barn som lider av psykiska hälsoproblem på en Fri & Sat-kväll. Sjuksköterskor som ska ta hand om henne i förvar!? "
Han twittrade senare: " Jag hörde just att man har hittat en vårdplats för vår 16 år gamla. Bra resultat."
Mr Netherton berättade för BBC News att flickan hade arresterats på Torbay Hospital på torsdag efter ett brott mot freden och avsnitt under mental hälsa lagen på fredag eftersom hon var "uppenbart mycket dålig".
"Vi borde inte ha barn, en skolflicka, stanna över natten i ett vårdnadsblock", sade han.
Enligt officeren hade 750 patienter med mental hälsa placerats i polisceller över Devon och Cornwall hittills i år.
Shadow Health Minister Luciana Berger beskrev tonåringens situation som "en skrämmande återspegling av krisen inom mentalvården".
"Människor bör inte ställas inför den förnedring det innebär att hållas i polisceller när de är som mest sårbara", sade hon.
Mark Winstanley, chef för välgörenhet för mental hälsa Rethink, sade: " Varje år hålls tusentals människor med allvarliga psykiska hälsoproblem i polisceller, däribland många barn och tonåringar, eftersom de rätta tjänsterna antingen inte existerar i deras samhälle eller är helt överbelastade.
– Många människor vänder sig bort från säkerhetsplatser, på grund av personalbrist eller brist på utrymme.
"I vissa delar av landet finns det inga hälsobaserade platser för säkerhet fullt ut.
"Som ett resultat, människor hamnar kvar på polisstationer, eller helt enkelt lämnas att klara sig själva. Detta måste förändras, eftersom det kostar liv.
"Någon som går igenom en fysisk hälsokris skulle aldrig behandlas på detta sätt, så varför skulle det vara acceptabelt för människor som upplever en psykisk hälsokris?"
En tonårsflicka med psykiska hälsoproblem som hölls i polisceller i två dagar på grund av brist på vårdsängar har hittat en plats att bo på.