48 år gamle Ceku var general i Kroatia på 1990-tallet, før han sluttet seg til UCK-geriljaen i Kosovo.
UCK erobret makten i den serbiske provinsen med bistand fra NATO, og serbiske regjeringsstyrker ble fordrevet.
Ceku var statsminister fra 2006 til 2008, en periode da provinsen var under FN-administrasjon.
Den kosovoalbanske majoriteten i Kosovo proklamerte i 2008 uavhengighet, og er til nå anerkjent av 60 land, blant dem Bulgaria.
Etterlyst via Interpol
Serbia anerkjenner ikke løsrivelsen og har utstedt arrestordre på Ceku i forbindelse med krigsforbrytelser de hevder at soldater under hans kommando begikk mot serbere og andre i Kosovo under krigen i 1998-1999.
Myndighetene i Beograd anklager ham også for å ha begått krigsforbrytelser under tiden i Kroatia.
Beograd har etterlyst ham via Interpol, og han er tidligere pågrepet i Slovenia og Ungarn, for siden å bli løslatt. I mai ble han også utvist fra Colombia.
Tirsdag ettermiddag ble han pågrepet av politiet i Bulgaria, bekrefter innenriksdepartementet i landet.
– Agim Ceku ble pågrepet ved Geshevo da han ankom Bulgaria, som følge av en Interpol-etterlysning, bekrefter talskvinnen Diana Yankulova.
– Snart løslatt
– Han ble pågrepet på grensen mellom Makedonia og Bulgaria. Vi regner med at han snart vil bli løslatt, sier en talsmann for Cekus parti i Kosovo.
Ifølge talsmannen skulle Ceku blant annet ha samtaler med Bulgarias viseutenriksminister under besøket.
Også Cekus forgjenger som statsminister i Kosovo, Ramush Haradinaj, anklages for å ha begått krigsforbrytelser under sin tid som UCK-kommandant.
Den internasjonale straffedomstolen for det tidligere Jugoslavia tiltalte Haradinaj for forbrytelser mot menneskeheten, men han ble frifunnet i april 2008 som følge av mangel på bevis.
