Domstolens beslut på lördagen innebär att åklagare måste påskynda arbetet med framställa ett åtal. Åklagare hade velat förlänga häktningen till den 6 februari, men domaren ansåg att "det inte fanns tillräcklig grund" för en förlängning.
Det var åklagarens andra försök att få häktningstiden förlängd. Ett första försök avslogs också av domstolen i Seoul.
Yoon greps i en stor polisinsats den 15 januari efter att ha vägrat infinna sig hos utredare och i stället barrikaderade sig i presidentpalatset.
Yoon, som ställts inför riksrätt, är tills vidare avstängd från presidentposten. Förutom brottsutredningen ska Yoons framtid som president även tas upp av landets konstitutionsdomstol.
Den 64-årige Yoon anklagas bland annat för att ha försökt genomföra en statskupp.
Javascript är avstängt
Fakta: Krisen i Sydkorea
Sydkoreas president Yoon Suk-Yeol införde sent på kvällen den 3 december undantagstillstånd för att skydda landet från "kommunistiska krafter". Det skedde med hänvisning till att oppositionen helt hade lamslagit regeringens arbete.
Natten mot den 4 december röstade parlamentet för att upphäva krigslagarna och undantagstillståndet ogiltigförklarades.
Yoon Suk-Yeol fråntogs presidentmakten den 14 december, då parlamentet röstade för att ställa honom inför riksrätt.
Förutom riksrättsprocessen i konstitutionsdomstolen driver anti-korruptionsenheten och polisen en gemensam brottsutredning mot Yoon.
Yoon har stängts av från sitt ämbete tillsvidare. Den 15 januari greps han i presidentpalatset efter att ett första försök att gripa honom den 3 januari stoppades av säkerhetsvakter som fysiskt hindrade polisen.