Den yngre flickan hittades med livshotande skador nära en adress i Alness Drive, i Woodthorpe området i staden.
Hon fördes till sjukhus men dog en kort tid senare, sade North Yorkshire polisen.
Tonåringen sitter kvar i polisens förvar och förhörs av officerare, tillade polisen.
En talesman sa att officerare hittade sjuåringen efter att polisen hade kallats vid 16:30 GMT.
Utredningen av omständigheterna kring flickans död fortsätter, tillade han.
Tidigare, York City och East polisteam skickade ett meddelande om händelsen.
I en tweet sade de: "Svårt sent skift för all personal i York med tragisk död av en sjuåring. Tankar går ut till familjemedlemmar."
En 15-årig flicka har gripits efter en sjuårig flickas död i York, har polisen sagt.