Kvinnan, som fick namnet Kelly, greps misstänkt för misshandel i Darwen på lördag och fördes till Greenbanks polisstation.
Efter att hon hittades "okänslig" i sin cell vid ca 01:30 GMT på söndagen, hon fördes till sjukhus där hon senare dog, Lancashire Polisen tillade.
Incidenten har remitterats till den oberoende polisklagomålskommissionen (IPCC) för utredning.
Blommor lämnades utanför polisstationen till kvinnan som ännu inte formellt namnges av polisen.
En anteckning på en av klasarna löd: " Till min vackra dotter Kelly.
"Älskar dig, kommer alltid att älska dig.
"Jag kommer att sakna dig. "Mamma."
En IPCC-talesman sa att det hade påbörjat en oberoende utredning efter mordet på en kvinna fängslad av Lancashire Constabulary.
Utredarna har börjat samla in bevis, tillade de.
En 35-årig kvinna har dött i polisförvar i Blackburn.