Třiašedesátiletý Salvatore Miceli je podezřelý, že působil jako prostředník v obchodu s drogami.
Informaci o jeho zatčení přineslo v neděli ministerstvo vnitra.
Miceli byl po dobu tří dnů pod přísným dohledem italské a venezuelské policie.
V sobotu večer ho bezpečnostní síly zadržely, když vyšel ze svého caracaského bytu.
"Zadržení Miceliho je pro Cosa Nostru velká rána," potvrdil Giuseppe Luma, někdejší šéf italského parlamentního výboru pro boj s mafií.
Italské policejní zdroje také bez dalších podrobností sdělily, že spolu s Micelim byli zadrženi další dva podezřelí.
Skrýval se několik let
Miceli je na seznamu třiceti nejnebezpečnějších členů mafie. Italská policie ho stíhá za sérii obvinění spojených s obchodem s narkotiky.
Na útěku byl od roku 2001. Policie předpokládá, že působil jako prostředník mezi kolumbijskými narkobarony a italskými skupinami organizovaného zločinu Cosa Nostra a 'Ndrangheta.
Italská policie je v poslední době v boji s mafií úspěšná. V uplynulých letech se jí podařilo zadržet řadu předních mafiánských vůdců a narušit tak jejich zločineckou síť.