Déjà assigné à résidence depuis vendredi soir, Kizza Besigye a été escorté lundi hors de sa maison de Kasangati, dans le nord de Kampala, et emmené dans un fourgon de police.
Un porte-parole de la police, Patrick Onyango, a confirmé à l'AFP qu'il était détenu au poste de police de Nagalama, à 40 km environ au nord de la capitale, à "titre préventif".
"Nous l'empêchons d'aller causer des violences autour des locaux de la Commission électorale", a-t-il ajouté.
Dans le même temps, le parti de M. Besigye, le Forum pour le changement démocratique (FDC) a annoncé que huit de ses collaborateurs chargés de compiler les résultats de l'élection avaient été arrêtés par la police à son siège.
M. Besigye, 59 ans, est arrivé deuxième dans l'élection présidentielle avec 35,37% des voix, loin derrière le président sortant Yoweri Museveni (60,75%), 71 ans, au pouvoir depuis 30 ans et réélu pour un cinquième mandat de cinq ans, selon les résultats officiels.
L'opposant historique, déjà battu au premier tour lors des trois dernières élections présidentielles (2001, 2006 et 2011), a dénoncé un scrutin "frauduleux", et demandé aux Ougandais et à la communauté internationale d'en rejeter les résultats.
M. Besigye avait appelé dimanche soir ses partisans à l'accompagner lundi dans une marche vers la Commission électorale, dont il condamne le manque d'indépendance et qu'il accuse d'avoir couvert les fraudes commises par le régime. Il comptait se faire remettre les résultats officiels du scrutin.
"La loi nous donne dix jours après l'annonce des résultats pour les contester. Comme vous le savez, j'ai passé le premier de ces dix jours en résidence surveillée. Il me reste maintenant neuf jours pour exercer ce droit", avait-il expliqué dimanche dans un message adressé à ses sympathisants.
"Demain (lundi), j'irai donc à la Commission électorale pour recevoir ces résultats. Je rencontrerai ensuite mon équipe de campagne et nous ferons le tour du pays pour collecter toute l'information disponible afin de préparer une réponse argumentée. C'est un droit qui nous est dû et nous ne demandons pas la permission", avait-il ajouté.
Mais la police avait prévenu qu'elle ne tolérerait aucune manifestation lundi, affirmant que M. Besigye ne lui avait pas annoncé son intention d'organiser un cortège.
Elle avait également justifié son refus par le fait que la rentrée scolaire devait avoir lieu lundi et qu'une marche "empièterait sur les droits collectifs des parents et de leurs enfants".
L'ancien président nigérian Olusegun Obasanjo, qui dirige la mission d'observation du Commonwealth, a appelé chacun à la modération lundi.
"Je demande au gouvernement et à l'opposition de travailler ensemble dans un esprit de dialogue ouvert et inclusif", a-t-il déclaré. "La police et les forces de sécurité, et les militants politiques devraient exercer de la retenue et éviter toute confrontation non nécessaire."
M. Besigye a été arrêté quatre fois en une semaine, et trois fois depuis la tenue du scrutin le 18 février. Il avait été arrêté vendredi, puis assigné à résidence, alors qu'il s'apprêtait à publier ses propres résultats de l'élection, ce qui est interdit par la loi.
Les Etats-Unis ont dénoncé le "harcèlement" dont il a été l'objet, et estimé que l'élection n'était "pas du tout en adéquation avec les standards internationaux et les attentes en matière de processus démocratique".
Avec AFP