En 22-årig man och en 19-årig kvinna har hållits fången efter upptäckten på Packett Street, Fenton.
Staffordshire polisen kallades till platsen vid 10:00 BST. En talesman sa att obduktionen skulle äga rum på onsdag.
Den formella identifieringen av barnet har ännu inte skett.
Mer om denna berättelse och andra Staffordshire nyheter
Scener av poliser har undersökt egendomen och en gränd bakom den.
Det Insp Dan Ison sade: " Våra tankar är med den lilla flickans familj vid den här tiden.
"Detta är en mycket smärtsam händelse och vi gör allt vi kan för att stödja de drabbade."
West Midlands Ambulance Service sa att besättningen hittade ett barn "som tyvärr bekräftades avlidna".
En talesman sade: "De behandlade också en kvinna på platsen innan hon transporterades till Royal Stoke Universitetssjukhus."
Två personer har gripits misstänkt för mord efter att en tvåårig flicka hittades död på en adress i Stoke-on-Trent.