De två islamisterna Chiheb Esseghaier, 30, och Raed Jaser, 35, är anhållna och åtalas för att ha planerat en attack tillsammans med al-Qaida. Den kanadensiska polisen har haft männen under uppsikt sedan augusti och de anhållna ska ha planerat att spränga ett passagerartåg.
Hade deras plan genomförts hade det resulterat i att oskyldiga människor dödats eller skadats allvarligt, säger polistalesmannen James Malizia till CBC.
De två gripna är inte kanadensiska medborgare och studerar på universitet i Kanada.