Mamman till den åttaårige pojken klarade sig genom att rulla in under perrongen. Gärningsmannen ska även ha försökt knuffa ner en tredje person, men misslyckades med det, enligt Bild.
Händelsen inträffade strax före klockan tio på måndagsförmiddagen då ett snabbtåg från Dusseldorf rullade in på Frankfurt Hauptbahnhof.
Polisen har gripit en man i 40-årsåldern, rapporterar brittiska BBC.
– Förbipasserande såg vad som inträffade och sprang efter den flyende mannen, som kunde gripas innan han hunnit lämna stationsområdet, säger polisens talesperson till Bild.
Det tycks inte finnas någon koppling mellan den misstänkte gärningsmannen och offren, skriver tidningen.
Platsen avspärrad
Delar av järnvägsstationen har spärrats av och situationen är kaotisk, enligt tv-kanalen Hessenschau.
För nio dagar sedan inträffade en liknande händelse, då en 34-årig kvinna blev nerknuffad framför ett tåg i den tyska kommunen Voerde. Den misstänkte gärningsmannen var känd av polisen sedan tidigare, bland annat för våldsbrott och rattfylleri, skriver BBC.