Enligt en polisrapport ska Fred Kerley ha försökt tränga sig fram till sin bil under en pågående insats och på så sätt stört polisen.
På bilderna från Miami Beach-polisens kroppskamera går att se en intensiv diskussion mellan Kerley och flera av polismännen.
En fysisk konfrontation utbröt och den amerikanske friidrottsstjärnan gjorde motstånd, vilket i sin tur ledde till att han brottades ner och sköts med elpistol.
29-åringen togs kort efter gripandet till ett närliggande sjukhus innan han sedan fördes till häktet.
Det amerikanska friidrottsförbundet avböjer i nuläget att kommentera händelsen.
Fred Kerley har flera friidrottsmeriter på sitt konto. Han tog OS-silver på 100 meter i Tokyo 2020 och brons på samma distans i Paris-OS i fjol.