De två gripna personerna misstänks ha läckt estnisk och utländsk sekretessbelagd information till den ryska underrättelsetjänsten (GRU), rapporterar Reuters.
I ett uttalande framgår att de misstänkte greps under måndagen, och har placerats i förvar.
En av de misstänkta är major i estniska armén, och arbetade på försvarskontoret i huvudstaden Tallinn.
– Vi talar om förräderi. Vi har anledning att misstänka att statliga hemligheter medvetet skickades vidare till GRU, säger åklagare Inna Ombler.
Svårbedömd skada
Estlands premiärminister Juri Ratas säger att man ännu inte vet hur skadlig informationen som spridits kan vara för landet.
– Gripandet av två estniska medborgare med misstankar om förräderi är en djupt oroande incident, säger Juri Ratas.
Estland blev självständigt från Sovjetunionen 1991, och har sedan dess sett flera fall där både ryska och estniska medborgare gripits för att ha spridit känslig information.