"Jeg er oprørt over denne behandling af vores borger og mester," sagde Zelenskiy på Telegram-appen.
"Vores mester er blevet løsladt, og ingen tilbageholder ham længere."
Det var ikke umiddelbart klart, hvorfor den 37-årige Usyk blev tilbageholdt. WBC-, WBO- og WBA-mesteren, som også vandt guld ved OL i London i 2012, har været en national helt, der hjalp Kievs krigsindsats.
Polens udenrigs- og indenrigsministerium svarede ikke umiddelbart på Reuters' anmodninger om kommentarer.
"Venner, alt er fint," sagde Usyk på de sociale medier. "Der var en misforståelse, som hurtigt blev løst. Tak til alle, der var bekymrede."
Han tilføjede: "Respekt for de polske politifolk, som udfører deres arbejde uanset højde, vægt, størrelsen på overarmene og titler."
Den ukrainske udenrigsminister Andrii Sybiha sagde på X, at hans ministerium vil kontakte det polske udenrigsministerium, da det anså tilbageholdelsen for "uforholdsmæssig og uacceptabel i forhold til vores mester."
Polske TVP Info, en tv-nyhedskanal, der drives af den statslige tv-station TVP, offentliggjorde en video på de sociale medier på sin hjemmeside, som viser polske politibetjente, der fører Usyk i håndjern gennem noget, der ser ud til at være en lufthavn.
Reuters var ikke i stand til at verificere videoen uafhængigt.
Usyk slog Tyson Fury i maj og blev ubestridt verdensmester i sværvægtsboksning i en spændende kamp i Kingdom Arena i Riyadh.
Den 37-årige ukrainer er den første bokser, der har haft alle fire sværvægtsbælter på samme tid, og den første ubestridte mester siden afslutningen på Lennox Lewis' storhedstid i april 2000.
Usyks velgørenhedsfond, Usyk Foundation, hjælper Kievs styrker i den krig, som Rusland indledte med en invasion i fuld skala mod Ukraine i 2022. Den køber bl.a. ambulancer og leverer humanitær hjælp til frontlinjen.
Usyks kone, Yekaterina Usyk, som lagde et sløret billede op af sin mand omgivet af uniformerede betjente, sagde i et Instagram-opslag på engelsk, at hun var taknemmelig for, at hendes mand var fri efter en misforståelse.