Tonåringen berättade för polisen att två män förde bort henne från en isolerad plats nära hennes hem i Lakisaraidistriktet och brutalt våldtog henne på lördagen.
Senare tog de henne till en järnvägsstation och gick ombord på ett tåg där tre andra följde med och våldtog henne.
Polisen sa till BBC att hon behandlades för allvarliga skador. En misstänkt har gripits hittills.
Männen gick ombord på tåget vid Chanans järnvägsstation och kastade ut henne nära Kiul.  Några människor fann henne nära spåren och tog henne till ett sjukhus i trakten.
Hon flyttades sedan till ett statligt sjukhus i delstatens huvudstad Patna.
Hon har enligt uppgift drabbats av frakturer och allvarliga skador.
Överofficer SK Singhal sa att minst två av männen kände offret och bodde i hennes närhet.
Granskningen av sexuellt våld i Indien har ökat sedan 2012 års gängvåldtäkt och mord på en student på en buss i Delhi.
Men brutala sexuella attacker mot kvinnor och barn fortsätter att rapporteras från hela landet.
En 16-årig flicka våldtogs och kastades från ett tåg i norra delstaten Bihar, säger polisen.