L'organisation appelle le gouvernement à lancer une enquête sur ces "graves violations" des droits humains commises par des hommes en uniforme de l'armée et de la police, affirmant avoir vérifié ces images "épouvantables".
Elles montrent notamment des soldats battant et donnant des coups de pied à des prisonniers ligotés, un soldat découpant l'oreille d'un suspect et de "possibles exécutions" sommaires, selon Amnesty.
"Les vidéos et photos terrifiantes que nous avons analysées montrent des violences choquantes commises dans la province de Cabo Delgado, bien loin de l'attention internationale", écrit Deprose Muchena, directrice d'Amnesty International pour l'Afrique de l'Est et du Sud-Est.
"Les violences attribuées" aux jihadistes "ne peuvent en aucun cas justifier ces autres violences par les forces de sécurité", a-t-elle ajouté.
Sollicité par l'AFP, le porte-parole du gouvernement Filimao Suaze n'a pas immédiatement réagi aux accusations d'Amnesty.
Depuis 2017, les attaques de groupes armés jihadistes ont causé la mort de 1.500 personnes et fait plus de 250.000 déplacés.
Depuis mi-août, l'armée est aux prises avec ces islamistes, récemment affiliés au groupe Etat islamique (EI), qui occupent le port stratégique de Macimboa da Praia, situé à une soixantaine de km d'importantes installations gazières.
Le gouvernement a régulièrement affirmé que les jihadistes se fondent dans la population, compliquant les opérations contre eux.