Aktivisterna, som är en del av det feministiska nätverket Femen, stormade moskén vid 10-tiden på lördagsmorgonen.
Väl inne tog de av sig sina rockar och blottade sina bara överkroppar, som var täckta av budskap mot sharia och muslimskt hedersförtryck, enligt AFP.
Polis var snabbt på plats och grep alla tre, som nu misstänks för ofredande och förargelseväckande beteende.
De blev tillsagda att lämna moskén vilket de inte ville och då har det blivit lite knuffande, säger Lars Neumann, stationsbefäl på Södermalms polisstation till Expressen.se.
Kvinnorna fördes därefter till Södermalms polisstation för förhör, skriver tidningen. Om de bedöms skyldiga till brott kan de straffas med fängelse i upp till ett år.
I ett liknande fall i februari 2012 stormade medlemmar av den ryska feministiska punkrockgruppen Pussy Riot en katedral i Moskva och genomförde en aktion. Efter att Pussy Riots frontfigurer gripits av polis iscensatte västerländsk media en jättekampanj för att förmå den ryska regeringen att frige de kvinnliga aktivisterna, i yttrandefrihetens namn. Det är oklart om media kommer visa ett lika stort och odelat stöd för kvinnorna som idag greps vid Stockholmsmoskén.