Ein Fan behauptete, 25 von ihnen seien an eine Wand gestellt, fotografiert und mit sechsmonatigen Haftstrafen gehänselt worden.
Die Polizei behauptete, es sei nach einer früheren Schlägerei geschehen.
Lefi Gruffudd sagte: „Drei von uns gingen am Freitagabend ziemlich spät zum Hotel zurück, und die Polizei kam direkt auf uns zu, nahm uns in ihre Autos und hielt uns bis gestern 15.30 Uhr in Gewahrsam.
„Sie haben uns beleidigend behandelt, kein Wasser, keine Zelle, nichts die ganze Nacht. Keine Erklärung, warum wir verhaftet wurden. Wir haben die ganze Zeit Fragen gestellt, aber keine Antworten.“
Er fügte hinzu: „Es war eine traumatische Erfahrung.“
Ungefähr 1.200 walisische Fans waren beim gestrigen Spiel in der Hauptstadt Eriwan, das mit einem 1:1-Unentschieden endete.
Es wird angenommen, dass viele am Freitag festgenommen wurden und einige erst drei Stunden vor dem Anpfiff um 18 Uhr (14 Uhr in Großbritannien) wieder freigelassen wurden.
In einer FAW-Erklärung hieß es: „Wir arbeiten mit den Fans, der Botschaft und den örtlichen Strafverfolgungsbehörden zusammen, um genau herauszufinden, was passiert ist.“
Das Auswärtige Amt fügte hinzu: „Wir unterstützen die Familien mehrerer walisischer Fans in Armenien und stehen in Kontakt mit den örtlichen Behörden.“