Hans är ett av dussintals fall som har inletts av myndigheter i ett ingripande mot överseende eller hot mot terrorism.
Justitieminister Christiane Taubira sade att ord av hat och förakt måste bekämpas med "yttersta kraft".
Dieudonne har redan fällande domar för anstiftan till antisemitism och domstolarna förbjöd flera enmansshower förra året.
En rättslig källa citerad av AFP nyhetsbyrån sade att han skulle släppas på onsdag kväll men skulle ställas inför rätta vid ett senare tillfälle.
Justitiedepartementet sade tidigare att 54 fall hade inletts sedan morden på 17 personer i Paris förra veckan. Av dessa var 37 fall där man tolererade terrorism och 12 fall för att de hotade att utföra terroristhandlingar.
Vissa snabba fängelsestraff har redan avkunnats enligt antiterrorlagstiftning som antogs i november förra året.
Justitieministern sade att åklagare bör agera kraftfullt och snabbt mot alla som har överseende med terrorism eller utför rasistiska eller antisemitiska handlingar.
Dieudonne står redan inför en undersökning om huruvida han tolererade terrorism i en video där han hånade den amerikanska journalisten James Foleys halshuggning av islamiska statliga militanter.
Om han befanns skyldig, kunde han möta upp till sju år i fängelse och en 5.000 â ¬ (3 800 â â ¬; $ 5900) böter.
Timmar efter 3,7 miljoner människor deltog i möten över hela Frankrike på söndagen, med den största i mitten av Paris, Dieudonne sade på sin Facebook-sida att den "historiska" marschen hade varit lika magisk som Big Bang som hade skapat universum.
"Jag ska äntligen åka hem", skrev han. "Vet du att i kväll, vad mig anbelangar, känner jag mig som Charlie Coulibaly [franska: je me sens Charlie Coulibaly]."
Han kombinerade den slogan "Je suis Charlie" ("Jag är Charlie") som antogs över hela världen till stöd för de 17 offren för Paris attackerna med namnet på en av de tre Paris pistolmän, innan han tog bort kommentaren en kort tid senare.
Coulibaly dödade en poliskvinna i närheten av en judisk skola i torsdags innan han fortsatte att råna en kosherbutik dagen därpå när han mördade fyra judiska gisslan.
Dieudonnes kommentar gav ett argt svar på måndagen, där premiärminister Manuel Valls sade att yttrandefriheten inte får förväxlas med antisemitism, rasism och förnekelse av förintelsen.
Efter inrikesminister Bernard Cazeneuve sade att han hade bett myndigheterna att undersöka Dieudonnes kommentarer, komikern postat ett svar på sin Facebook-sida, argumenterar att han behandlades som allmän fiende nummer ett när allt han ville göra var att få folk att skratta.
"Jag ses som en Amedy Coulibaly när jag inte skiljer mig från Charlie", sade han.
Morden på Charlie Hebdo av bröderna Kouachi var allmänt sett som ett angrepp på yttrandefriheten, på en tidning som ofta har lanserat thorande attacker på religionen, med skildringar av profeten Muhammed.
Publiceringen av ett nytt nummer av Charlie Hebdo på onsdag var så eftersökt att förlagen ökade utskriftsnumret till 5m exemplar.
Dieudonnes kvarhållande krävde omedelbart dubbelmoral från vissa håll i Frankrike.
Men den franska dagstidningen Le Monde påpekade (på franska) att den franska lagen begränsade yttrandefriheten och att den inte omfattade anstiftan till hat eller rasism, antisemitism och homofobi.
År 2007, den dåvarande redaktören för Charlie Hebdo, Philippe Val, var rensad från uppvigling hat mot Muslims för omtryckta karikatyrer av profeten Muhammed.
Dieudonne frikändes själv förra året över kommentarer i en video där han krävde att en man som torterade och mördade Ilan Halimi, en judisk man, skulle friges i Paris 2006.
Hans varumärke "quenelle" gest har kritiserats som en omvänd nazisthälsning även om han hävdar att det var avsett att vara anti-etablering.
Kontroversiell fransk komiker Dieudonne M'bala M'bala har häktats av polisen för en Facebook-kommentar som verkar tillbaka Paris revolvermannen Amedy Coulibaly.