Våldtäkten ska ha ägt rum nära Lidl i Ektorp vid 05-tiden på söndagsmorgonen.
Lars Bergh, inspektör vid polisen i Norrköping, säger till Norrköpings Tidningar att flickan anmält att hon blivit våldtagen av "tre för henne helt okända killar".
Polisen uppges inte vilja lämna ut någon mer information i ärendet, men flickan ska förhöras under dagen.
Fria Tider söker polisen i Norrköping för en kommentar.