Demonstrationer bröt ut på måndagen i Kataloniens huvudstad Barcelona efter nyheten att domstolen beslutat att fängsla Jordi Sánchez från ANC och Jordi Cuixart från Omnium. De anklagas för att ha uppviglat till stora protester i regionen inför folkomröstningen den 1 oktober.
Kataloniens polischef Josep Lluis Trapero riskerade upp till 15 års fängelsestraff för att ha uppmuntrat till protesterna och inte stoppat omröstningen, men han släpptes.
Hundratals självständighetsanhängare samlades utanför den katalanska regeringens byggnad efter beskedet, bärande skyltar med texten "Frihet för politiska fångar".
Madrid har varnat Kataloniens regionpresident Carles Puigdemont att han bara har tre dagar på sig att "återgå till laglighet", efter att han vägrat säga om han utlyst självständighet eller inte efter folkomröstningen. Madrid begär svar senast på torsdag morgon.
Jordi Turull, talesperson för den katalanska regeringen, säger att den spanska staten ägnar sig åt provokationer genom att fängsla Sánchez och Cuixart.
ANC och Omnium uppmanar katalanerna till en fredlig proteststrejk på tisdagen.
Före gripandet spelade Jordi Cuixart in ett videomeddelande som skulle släppas om han greps. Meddelandet släpptes under natten.
"Om du tittar på den här videon, så är det för att staten har beslutat att neka mig min frihet", sade han och lade till att hans organisation Omnium kommer att arbeta fredligt för att nå sitt mål.
Madrid meddelade sent på måndagen att landet sänker tillväxtprognosen för 2018 från 2,6 procent till 2,3, som en följd av osäkerheten kring den katalanska krisen.
