Kvinnen var del av en gruppe Putin-motstandere som deltok i en ulovlig demonstrasjon i byen Nizhny Novgorod sørvest i Russland.
Videoen som er lagt ut på nettstedet Youtube av aktivister, viser hvordan kvinnen og flere andre forsøker å dra hjelmen av en politimann.
Politimannen svarer med å slå til kvinnen i bakhodet med køllen sin.
Indre blødninger
Kvinnen falt umiddelbart i bakken og ble tatt hånd om av meddemonstranter.
Videoen av opptrinnet ble lagt ut på nettstedet Youtube, og i kjølvannet av dette har russisk politi startet etterforskning.
– Politiet i Nizhny Novgorod har startet en intern gransking, opplyser innenriksdepartementet i en uttalelse.
De legger til at kvinnen forsøkte å hindre en lovlig pågripelse av en demonstrant.
Ifølge uttalelsen skal kvinnen ha fått indre blødninger i hodet etter møtet med politimannens gummikølle.
Opposisjonsleder Ilya Yashin krever på sin blogg at politimannen blir identifisert og stilt til ansvar.
– Hvorfor var det nødvendig å utvise en slik brutalitet for å bryte opp en liten protest, spør Yashin.
Krangler om deltakertall
Politiet pågrep 18 demonstranter under demonstrasjonen i Nizhny Novgorod som var en del av en nasjonal protestmarkering lørdag.
Demonstrantene krever at Vladimir Putin går av og at de fengslede medlemmene i bandet Pussy Riot settes fri.
I Moskva anslo politiet at rundt 14.000 mennesker deltok i demonstrasjonen, mens arrangørene hevder at ti ganger så mange trakk ut i gatene.
I juni gikk en tilsvarende marsj med gjennom gatene i Moskva.
