Det sier Malaysias rikspolitisjef Razarudin Husain, ifølge Reuters.
36-åringen hadde reist fra De forente arabiske emirater til Kuala Lumpur, der han ble pågrepet.
Allerede på flyplassen skal myndighetene ha blitt mistenksomme. Han identifiserte seg nemlig med det grensevaktene mener var et falsk fransk pass, forteller Razarudin.
Da han ble tatt inn til nærmere kontroll, fant han fram et israelsk pass.
Razarudin sier politiet er i gang med å etterforske hvorvidt mannen jobber for israelsk etterretning.
Selv skal 36-åringen ha sagt at han er kommet til Malaysia for å finne en annen israeler for å ordne opp i en familiekonflikt.
– Vi stoler ikke helt på fortellingen hans og vi mistenker at han kanskje har en annen agenda, sier Razarudin og legger til at den spionmistenkte mannen flyttet mellom flere hoteller mens han var i Kuala Lumpur.
Etter pågripelsen er sikkerheten skjerpet rundt statsminister Anwar Ibrahim, den malaysiske kongen og flere andre prominente personer.
Malaysia, som har en overveiende muslimsk befolkning, har ikke diplomatiske forbindelser med Israel. Landet har uttrykt støtte for palestinerne på Gazastripen, der Israel kriger mot islamistbevegelsen Hamas, som styrer det beleirede palestinske territoriet.