Al-Mahmoudi var statsminister i Muammar Gaddafis regime fra mars i år fram til de libyske opprørerne tok kontroll over Tripoli i august.
Pågripelsen av al-Mahmoudi skjedde onsdag, og allerede torsdag ble han dømt til seks måneders fengsel med umiddelbar virkning, sier en talsmann for de tunisiske justismyndighetene.
Al-Mahmoudi skal ha blitt framstilt for retten i byen Tozeur. Det ble tidligere meldt at tunisiske myndigheter ville utlevere al-Mahmoudi til de nåværende libyske myndighetene.
Ifølge innenriksdepartementet i Tunisia ble den tidligere statsministeren pågrepet sammen med to andre menn da han forsøkte å ta seg inn i landet uten gyldig visum, men ingen detaljer om hvor grensekryssingen fant sted er kjent.