La justice avait ordonné lundi à l'ex-candidat conservateur de remettre ces documents aux autorités.
Selon la source policière, il ne s'est pas plié à cette demande, contrairement à ce qu'il avait promis.
"Les passeports de Flavio Bolsonaro sont annulés", a déclaré cette source, qui a ajouté qu'il n'y a aucune "trace officielle" indiquant que le parlementaire aurait quitté le pays.
Flavio Bolsonaro fait l'objet de plusieurs enquêtes, notamment pour des soupçons de corruption et de blanchiment d'argent dans le financement d'un film sur son père. Il nie toute irrégularité.
Les autorités argentines ont démenti mardi une information circulant dans plusieurs médias locaux, selon laquelle il aurait tenté de quitter le Brésil en passant par l'Argentine.
"Jamais pensé à quitter le pays"
"La Direction nationale des migrations n'enregistre aucune entrée de Flavio Bolsonaro en République argentine", a indiqué la présidence argentine dans un bref communiqué, expliquant réagir à une "escalade médiatique".
"Tout est faux, il n'est pas entré dans le pays", a affirmé à l'AFP une source au sein du ministère argentin de la Sécurité.
Côté brésilien, l'entourage de l'ex-candidat garde le silence à ce sujet.
L'AFP a constaté qu'une délégation est sortie mardi de son domicile à Brasilia, sans qu'il soit possible de déterminer si le sénateur se trouvait à l'intérieur de l'un des véhicules.
Dimanche, Flavio Bolsonaro, 45 ans, a été défait à la surprise générale au second tour de l'élection brésilienne par le président sortant de gauche Luiz Inacio Lula da Silva.
Lundi, il avait assuré dans une vidéo sur Instagram qu'il n'avait "jamais pensé à quitter le pays". "Je vais remettre mes passeports et je vais me défendre de cette aberration", avait-il ajouté.
