Attacken inträffade mellan Würzburg-Heidingsfeld och Ochsenfurt i norra delen av tyska Bayern.
Gärningsmännen, som enligt Tagesschau upper sig vara en 17-åring från Afghanistan, har skjutits av polis. Reuters rapporterar att han ska ha avlidit av skottskador i samband med polisingripandet.
Bayerns inrikesminister Joachim Herrmann bekräftar i ett uttalande till statliga tv-jätten ARD att gärningsmannen är ett asylsökande flyktingbarn.
Dagstidningen Die Welt skriver att den yxbeväpnade mannen i Bayern ska ha ropat "Allahu akbar" medan han utförde attacken, enligt Joachim Herrmann.
Uttrycket är arabiska för "Gud är stor" och används band annat som ett sorts stridsrop av många jihadister.
Herrmann säger under en presskonferens att händelsen troligen är ännu en muslimsk terrorattack. Ministern kunde inte utesluta att gärningsmannen kan ha inspirerats av händelserna i franska Nice den 14 juli, då en ung arab i lastbil lyckades döda över 80 människor på strandpromenaden vid franska rivieran.
En talesman för polisen säger till tyska Fokus att flera personer från tåget har svåra och livshotande skador.
Angriparen sköts till döds av polisen när han hade flytt från tåget.
Järnvägen mellan Ochsenfurt och Würzburg Main är nu avstängd.
