Joseph Michael Schreiber står inför minst 30 års fängelse om han dömts för mordbrand med en förbättring av hatbrottet, sade myndigheterna.
Den misstänkte påstås ha gjort flera anti-muslimska inlägg på sociala medier.
Islamic Center of Fort Pierce skadades kraftigt i branden, som sattes på årsdagen av 9/11.
Omar Mateen, som ibland gick till moskén, sköt ihjäl 49 personer på Puls nattklubb i juni innan han dödades.
Han bekände sig vara lojal mot den islamiska statsgruppen.
På onsdag kväll sa St Lucie County Sheriff's Office att Mr Schreiber äger en motorcykel som överensstämmer med en som visas på övervakningsfilm utanför moskén på natten av branden.
"Andra bevis kopplade även Schreiber till mordbranden", berättade Maj David Thompson för en nyhetskonferens.
Schreiber har gjort ett antal kommentarer mot islam på vad som verkar vara hans Facebook-sida.
Ett inlägg sade: "ALL ISLAM IS RADICAL, och bör betraktas som TERRORIST OCH CRIMANALS och alla hoo delta i sådan verksamhet bör befinnas skyldig till War CRIM".
Schreiber dömdes tidigare två gånger till statsfängelse för stöld, enligt Florida Department of Criminals Records.
Han avtjänade sin första termin från 2008-09 och sin andra sträcka från 2010-14.
Ingen skadades i helgens flamma, vilket sammanföll med den muslimska högtiden Eid al-Adha.
FBI och Federal Bureau of Alcohol, Tobacco, Firearms and Explosives anslöt sig till utredningen.
Elden har lämnat moskéns medlemmar "sadreded and skrämd", sade assistent imam Hamaad Rahman.
Förutom Mateen besöktes moskén också av Moner Mohammad Abu Salha, som blev den första amerikanen som begick en självmordsattack i Syrien.
En 32-årig man greps förra söndagens brandattack mot en moské i Florida, där Orlando nattklubbsskytten deltog.