De spanska myndigheterna kommer också att beslagta allt röstningsmaterial.
"Brottsåtal förbereds" mot ledarna för det katalanska parlamentet och tjänstemän i den regionala regeringen som beredde förordningen om en folkomröstning, sade den allmänna åklagaren José Manuel Maza till reportrar i dag.
Han sade också att material som behövs för att "förbereda eller hålla den olagliga folkomröstningen" kommer att beslagtas.
Kataloniens parlament röstade sent i går kväll ja till en lag som gör det möjligt att ordna en folkomröstning om självständigheten den 1 oktober.
Enligt den spanska regeringen är folkomröstningen illegal eftersom den strider mot landets konstitution.
Tänker rösta ändå
Spaniens premiärminister Mariano Rajoy säger att beslutet var en "oacceptabel olydnadsakt" mot landets demokratiska institutioner.
Rajoy uppger att hans regering ber Spaniens författningsdomstol att annullera den lag som det katalanska parlamentet antog i går. Enligt Rajoy kommer alla kommuner i regionen att informeras om att "det är deras skyldighet att hindra eller lamslå" försöken att genomföra omröstningen.
Katalonien håller fast vid planerna på att rösta om självständighet trots spanska hotelser.
– Det här ändrar inte regeringens projekt, säger den katalanska regeringstalesmannen Jordi Turull.
– Inför den här förtäckta belägringen känner vi nu oss förpliktade att försvara våra mest grundläggande rättigheter.
Utrikes
7.9.2017
Spanien tänker stoppa katalansk folkomröstning om självständighet
Spanien kommer att åtala Kataloniens regionala ledare för deras planer på att hålla en folkomröstning om självständighet nästa månad, meddelar en spansk åklagare.