اعتُقل أبو سلمية يوم 22 نوفمبر 2023م، خلال مروره عبر الممر الآمن نحو مناطق جنوب وادي غزة، بعد إجباره هو والطواقم الطبية على إخلاء مجمع الشفاء قسراً بعد اقتحامه، وقد تعرض للتعذيب والتنكيل في السجون الإسرائيلية بسبب رفضه الإذعان للمزاعم التي حاول الاحتلال نشرها بخصوص استخدام المستشفى لأغراض عسكرية.

وقد نقل أحد رفاقه في الأسر أن سجاني الاحتلال أجبروا أبو سلمية على الجثو على يديه وركبتيه بعدما كسروا يديه ووضعوا حبلاً على رقبته واقتادوه أمام بقية الأسرى

أفرجت سلطات الاحتلال عن الطبيب محمد أبو سلمية عبر حاجز كوسوفيم شرق رفح، بعد اعتقال استمر أكثر من 8 شهور في سجونها.