Soldaterna tjänstgör ombord på den amerikanska jagaren USS Forrest Sherman, som enligt svenska Försvarsmakten gör "ett rutinbesök" i Sverige.
De greps vid 20-tiden på onsdagskvällen i anslutning till en lägenhetsbordell på Östermalm, skriver Expressen. De ska först ha förts till en polisstation och sedan hämtats av svensk militärpolis.
Duon misstänks för sexköp och har erkänt brott. En av dem misstänks för två fall av sexköp, enligt Expressen. Kvinnorna är från Ukraina.