Dans un communiqué, Mme Bachelet a exhorté "les autorités à changer radicalement leur approche à l'égard de toute manifestation future, y compris celles qui pourraient avoir lieu aujourd'hui".
"Je rappelle au gouvernement égyptien qu'en vertu du droit international, les gens ont le droit de manifester pacifiquement", a-t-elle ajouté.
Les premières manifestations le 20 septembre ont créé la surprise dans un pays où l'opposition a été sévèrement réprimée depuis la mise à l'écart en 2013 du président islamiste Mohamed Morsi, renversé par M. Abdel Fattah al-Sissi, alors chef de l'armée.
Réagissant sans délai, les autorités ont procédé à l'arrestation d'environ 2.000 personnes, dont des journalistes, des intellectuels et des militants politiques, selon Human Rights Watch et des ONG locales de défense des droits humains.
Un certain nombre d'entre eux ont été libérés depuis, selon l'ONU.
Mais "toutes les personnes arrêtées et détenues uniquement pour avoir exercé leurs droits doivent être libérées immédiatement", a réclamé Mme Bachelet.
"Toute réponse des forces de sécurité devrait être conforme aux normes et règles internationales concernant les droits à la liberté d'expression et de réunion pacifique, ainsi que le droit à un procès équitable", a-t-elle ajouté.
Dans le communiqué, la Haut-Commissaire fait part de ses "graves préoccupations" face à des informations faisant état de défaillances lors des procédures judiciaires ayant suivi les détentions la semaine dernière.
Selon le Haut-Commissariat, certaines des personnes détenues se seraient notamment vu refuser d'avoir un avocat à leurs côtés lors de leur comparution devant le procureur. D'autres ont été accusées d'infractions graves, comme "aide apportée à un groupe terroriste", "diffusion de +fausses nouvelles+" ou "participation à des manifestations non autorisées" et "utilisation abusive des médias sociaux", selon l'ONU.
Les gens "ont le droit d'exprimer leurs opinions, y compris sur les médias sociaux" et "ne devraient jamais être détenus, et encore moins accusés d'infractions graves, simplement pour avoir exercé ces droits", a insisté Mme Bachelet.
C'est une série de vidéos postées début septembre sur Facebook par un entrepreneur égyptien en exil, Mohamed Aly, qui a poussé des centaines de personnes à manifester les 20 et 21 septembre aux cris de "Sissi dégage", avant d'être dispersées à coups de gaz lacrymogènes.
Dans ces vidéos partagées des millions de fois sur internet, Mohamed Aly a accusé de corruption M. Sissi, qui a démenti, et a appelé à manifester.