Mannen som gripits är i 20-årsåldern och hemmahörande i Karlstad. Han anhölls i sin frånvaro tidigare under dagen.
– Vi har tagit hjälp av dagens teknik och samarbetat med flera personer. Det har hjälpt oss mycket idag, mer än så kan jag inte säga, säger Maria Hedin på polisens avdelning för grova brott.
Våldtäkten ska ha skett på Brogatan, vid biblioteket.
Kvinnan har uppgett till polisen att hon blivit uppvaktad av en man inne på en närliggande snabbmatsrestaurang och att mannen efter det ska ha förföljt henne och sedan våldtagit henne.