Un hombre de 34 años, que derramó líquido inflamable dentro de la mezquita de Fatih e intentó incendiar el edificio, huyó del lugar, pero luego fue arrestado en su casa, dijo la policía en un comunicado.
Nadie resultó herido, pero el pequeño incendio causó daños, según el comunicado.
Ramazan Yildirim, presidente de la fundación de la mezquita, dijo que la policía conocía al agresor y que era su segundo intento de incendio provocado en un mes contra la mezquita.
El grupo paraguas turco-musulmán, DITIB, ha pedido a las autoridades alemanas que tomen las medidas necesarias para proteger a la comunidad musulmana.
"Estamos profundamente entristecidos y preocupados por este tipo de ataques contra nuestras mezquitas. Esperamos que las autoridades tomen todas las medidas necesarias y esperamos que tales ataques lleguen a su fin", dijo Emre Simsek, miembro del consejo asesor de DITIB, en un comunicado.
Alemania ha sido testigo de un creciente racismo e islamofobia en los últimos años, alimentado por la propaganda de grupos de extrema derecha, que se han aprovechado de la crisis de los refugiados y han intentado avivar el miedo a los inmigrantes.
Según los últimos datos, la policía registró el año pasado al menos 610 delitos de odio islamófobos en todo el país.
Unas 62 mezquitas fueron atacadas entre enero y diciembre del año pasado, y al menos 39 personas resultaron heridas a causa de la violencia contra los musulmanes.
Las cifras también incluyen decenas de crímenes de odio contra musulmanes, casos de intimidación, vandalismo y daños a la propiedad.
Un país de más de 84 millones de personas, Alemania tiene la segunda población musulmana más grande de Europa occidental después de Francia. Es el hogar de casi 5 millones de musulmanes, según cifras oficiales.