Den namnlöse mannen stoppades på Turin Airport i en pilotuniform och använde förfalskade ID-kort, sade polisen.
Han åtalades för att ha äventyrat flygsäkerheten och imiteringen.
Den misstänkte ledde polisen till ett garage som innehöll prydligt pressade vita skjortor med epauletter, svarta byxor och jackor, som de som bars av piloter.
Inget motiv till mannens handlingar rapporterades omedelbart.
Polisen har fastställt att han satt som "tredje pilot" i cockpit av en Air Dolomiti plan som flög från München till Turin i april. Men han rörde inte kontrollerna.
Air Dolomiti är en del av det tyska flygbolaget Lufthansa, som inte gav några detaljer när de kontaktades av nyhetsbyrån Associated Press men insisterade på att han inte kunde ha gått ombord planet utan en biljett.
Utredarna försöker nu fastställa om mannen flög på andra plan.
Polisen hade länge utrett den misstänkte, som påstås ha skapat en falsk identitet som Lufthansa pilot vid namn Andrea Sirlo, komplett med en Facebook-sida som inkluderade falska flygvärdinnor vänner.
De sa att de hade larmats för flera månader sedan efter att han presenterade sig som kapten för en civil flyglöjtnant, som blev misstänksam eftersom han verkade för ung för jobbet.
Polisen spårade honom från foton på hans Facebook-profil, där han tydligen visas poserar i uniform och solglasögon framför flygplan.
Officerare kom fram till honom i en bar utanför Turin Airports incheckningsområde, klädd i en pilotuniform utan företagslogotyp, och drack kaffe.
I garaget hittade officerare även falska ID och falska flygteorimanualer, rapporterar den italienska nyhetsbyrån Ansa.
"Vid minst ett tillfälle 2012, låtsas vara en pilot på ett utländskt flygbolag, och med ett falskt namn, han lyckades flyga som den tredje piloten i cockpit," polisen sade i ett uttalande.
Enligt Ansa ägde ett flyg rum den 6 april.
Dessutom visar en profil på en webbplats där användare kan spåra sina flygningar också en "Pilot Andrea Sirlo" flyger från Münchens flygplats till Turin den 23 oktober förra året.
Fallet har ekar av 2002 Hollywood filmen Catch Me Om du kan, där Leonardo Di Caprio spelade Frank Abagnale, en verklig con-man som flög som en falsk Pan American pilot på 1960-talet.
Sirlo är namnet på en flygkorridor över Turin.
Polisen i Italien har arresterat en arbetslös man som poserade som pilot och lurade sig till att rida i cockpit på minst ett jetplan.