Faits :
A.
X._ est né en 1986 et originaire de Bosnie et Herzégovine. Au cours d'un séjour touristique en Suisse en mars 2011, il a rencontré Y._, ressortissante portugaise vivant en Suisse au bénéfice d'une autorisation d'établissement. Le 7 octobre 2011, X._ et Y._ se sont mariés en Bosnie et Herzégovine. Le 26 octobre 2011, X._ s'est installé avec son épouse en Suisse et a obtenu une autorisation de séjour. Un enfant est né de cette union le 24 juillet 2012. Celui-ci est au bénéfice d'une autorisation d'établissement.
Les époux se sont séparés en décembre 2012, à la suite de disputes ayant entraîné plusieurs interventions de la police. En date du 18 janvier 2013, les époux ont conclu une convention de mesures protectrices de l'union conjugale devant le Président du Tribunal d'arrondissement de la Broye et du Nord vaudois. Il a notamment été convenu que la garde était confiée à la mère, qu'un droit de visite était accordé à X._ chaque samedi de 14h à 17h et que celui-ci était tenu de verser une contribution d'entretien en faveur de l'enfant d'un montant de 400 fr. par mois.
En février 2014, les époux ont conclu une nouvelle convention, aux termes de laquelle l'intéressé bénéficie d'un droit de visite de trois heures deux fois par mois dans un point-rencontre et est astreint à verser une contribution d'entretien en faveur de l'enfant d'un montant de 700 fr par mois.
Après avoir exercé différentes activités lucratives en Suisse, X._ perçoit des indemnités de l'assurance-chômage depuis décembre 2013.
B.
Par décision du 23 avril 2014, le Service de la population du canton de Vaud (ci-après: le Service cantonal) a refusé de renouveler l'autorisation de séjour de X._ et prononcé son renvoi de Suisse.
Par arrêt du 2 septembre 2014, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud (ci-après: le Tribunal cantonal) a rejeté le recours de X._. Elle a retenu, en substance, que l'union conjugale ayant duré moins de trois ans, X._ ne pouvait bénéficier d'une autorisation de séjour fondée sur l'art. 50 al. 1 let. a de la loi fédérale du 16 décembre 2005 sur les étrangers (LEtr; RS 142.20) et qu'il ne remplissait pas davantage les conditions du cas de rigueur au sens de l'art. 50 al. 1 let. b et al. 2 LEtr. Elle a également jugé que les relations limitées que le recourant entretenait avec son enfant ne lui permettaient pas d'obtenir une autorisation de séjour fondée sur l'art. 8 CEDH.
C.
Agissant par la voie du recours en matière de droit public, X._ demande au Tribunal fédéral, sous suite de frais et dépens, l'annulation de l'arrêt du Tribunal cantonal du 2 septembre 2014 et sa réforme, en ce sens que le dossier soit retourné au Service cantonal afin qu'il lui délivre une autorisation de séjour. Il requiert l'octroi de l'effet suspensif. Subsidiairement, il conclut à l'annulation de l'arrêt attaqué et au renvoi de la cause au Service cantonal afin qu'il statue à nouveau. Il demande le bénéfice de l'assistance judiciaire.
Il n'a pas été ordonné d'échange des d'écritures.

Considérant en droit :
1.
1.1. D'après l'art. 83 let. c ch. 2 LTF, le recours en matière de droit public est irrecevable contre les décisions en matière de droit des étrangers qui concernent une autorisation à laquelle ni le droit fédéral ni le droit international ne donnent droit. Le recourant invoque, sous l'angle de l'art. 8 CEDH, son droit à entretenir une relation avec son enfant mineur qui est titulaire d'une autorisation d'établissement en Suisse. Ce motif étant potentiellement de nature à lui conférer un droit à l'obtention d'une autorisation de séjour, son recours échappe au motif d'irrecevabilité prévu à l'art. 83 let. c ch. 2 LTF (cf. arrêts 2C_652/2013 du 17 décembre 2013 consid. 1.1, non publié in <ref-ruling>; 2C_318/2013 du 5 septembre 2013 consid. 1.1; <ref-ruling> consid. 3.3 p. 501).
1.2. Pour le surplus, le recours est dirigé contre une décision finale (art. 90 LTF), rendue par une autorité cantonale supérieure, ayant statué en dernière instance cantonale (art. 86 al. 1 let. d et al. 2 LTF). Déposé en temps utile (art. 100 al. 1 LTF) et dans les formes prescrites (art. 42 LTF) par le destinataire de l'arrêt entrepris qui a un intérêt digne de protection à son annulation ou à sa modification (art. 89 al. 1 LTF), le recours est recevable.
2.
2.1. Saisi d'un recours en matière de droit public, le Tribunal fédéral examine librement le droit (cf. art. 95 et 106 al. 1 LTF) et n'examine en principe que les griefs invoqués, compte tenu de l'exigence de motivation prévue à l'art. 42 al. 2 LTF.
2.2. Le Tribunal fédéral se fonde sur les faits constatés par l'autorité précédente (cf. art. 105 al. 1 LTF), à moins que ceux-ci n'aient été établis de façon manifestement inexacte - notion qui correspond à celle d'arbitraire (<ref-ruling> consid. 7.1 p. 51; <ref-ruling> consid. 4.2 p. 560) - ou en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF (cf. art. 105 al. 2 LTF). Si le recourant entend s'écarter des constatations de fait de l'autorité précédente (cf. art. 97 al. 1 LTF), il doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions d'une exception prévue par l'art. 105 al. 2 LTF seraient réalisées. Sinon, il n'est pas possible de tenir compte d'un état de fait divergeant de celui qui est contenu dans l'acte attaqué. Les faits et les critiques invoqués de manière appellatoire sont irrecevables (<ref-ruling> consid. 3 p. 104 s.).
2.3. Le recourant fait valoir qu'en raison de l'attitude de son épouse "qui a cherché par tous les moyens à le priver du droit de visite sur son enfant" (recours, p. 3), son renvoi de Suisse aboutira nécessairement à le priver de toute relation avec son enfant. Cette allégation est irrecevable parce qu'elle s'appuie sur un élément de fait qui ne ressort pas de l'arrêt attaqué, sans que le recourant n'expose en quoi les faits auraient été établis de façon manifestement inexacte ou en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF (cf. art. 97 al. 1 LTF).
3.
Sous l'angle juridique, le recourant invoque l'art. 8 CEDH.
3.1. L'art. 8 CEDH trouve application notamment lorsqu'un étranger fait valoir une relation intacte avec ses enfants bénéficiant du droit de résider en Suisse, même si ces derniers ne sont pas placés sous son autorité parentale ou sa garde du point de vue du droit de la famille (cf. arrêt 2C_461/2013 du 29 mai 2013 consid. 6.4; <ref-ruling> consid. 1d p. 3).
Selon la jurisprudence, sous l'angle du droit à une vie familiale (cf. art. 8 CEDH et art. 13 Cst.), un étranger disposant d'un droit de visite sur son enfant habilité à résider en Suisse peut en principe exercer ce droit même s'il vit à l'étranger, au besoin en aménageant ses modalités quant à la fréquence et à la durée (cf. <ref-ruling> consid. 3.2 p. 147; <ref-ruling> consid. 2.2 p. 319). En effet, le droit de visite d'un parent sur son enfant ne doit pas nécessairement s'exercer à un rythme bimensuel et peut également être organisé de manière à être compatible avec des séjours dans des pays différents (cf. <ref-ruling> consid. 3.2 p. 147 et la référence citée).
Un droit plus étendu ne peut le cas échéant exister qu'en présence de liens familiaux particulièrement forts d'un point de vue affectif et économique et lorsque, en raison de la distance qui sépare le pays de résidence de l'enfant du pays d'origine de son parent, cette relation ne pourrait pratiquement pas être maintenue (<ref-ruling> consid. 3.2 p. 147; <ref-ruling> consid. 2.2 p. 319). Selon la jurisprudence du Tribunal fédéral, l'existence du lien affectif particulièrement fort doit être considérée comme remplie lorsque les contacts personnels sont effectivement exercés dans le cadre d'un droit de visite usuel selon les standards d'aujourd'hui, lorsque l'étranger détient déjà un droit de séjour en Suisse (cf. <ref-ruling> consid. 3.2 p. 148; <ref-ruling> consid. 2.5 p. 321; arrêts 2C_165/2014 du 18 juillet 2014 consid. 4.2; 2C_318/2013 du 5 septembre 2013, consid. 3.3.2). En outre, les autres conditions d'une prolongation de l'autorisation doivent être remplies également. Le parent étranger doit ainsi entretenir une relation économique particulièrement forte avec son enfant et avoir fait preuve en Suisse d'un comportement irréprochable (cf. arrêts 2C_1153/2013 du 10 juillet 2014 consid. 2.2; 2C_117/2014 du 27 juin 2014 consid. 4.1.2; 2C_318/2013 du 5 septembre 2013 consid. 3.3.2; ATF <ref-ruling> consid. 2.5 p. 322). Selon la jurisprudence, c'est seulement à ces conditions que l'intérêt privé du parent étranger à demeurer en Suisse peut l'emporter sur l'intérêt public que revêt une politique migratoire restrictive (cf. arrêts 2C_461/2013 du 29 mai 2013 consid. 6.4; 2C_1031/2011 du 22 mars 2012 consid. 4.1.4 et les renvois, not. aux <ref-ruling> consid. 3c p. 5, 22 consid. 4a p. 25).
3.2. En l'espèce, le recourant, qui vit en Suisse depuis seulement 2011, est encore formellement marié à la mère de son enfant, dont il s'est séparé un peu plus d'un an après leur mariage. Selon la convention de mesures protectrices de l'union conjugale, il n'a pas la garde de son enfant et ne bénéficie actuellement que d'un droit de visite de trois heures deux fois par mois, qu'il ne peut exercer que dans le cadre surveillé d'un "point-rencontre". Comme le relève à juste titre le Tribunal cantonal, malgré les allégations du recourant selon lesquelles son droit de visite serait prochainement élargi, force est de constater qu'en l'état actuel, ses relations personnelles avec son enfant sont limitées. Par ailleurs, durant plusieurs mois, le recourant n'a pas versé la contribution d'entretien due à son enfant. Compte tenu de la limitation du droit de visite et des lacunes de paiement des contributions alimentaires, les relations entre le recourant et son enfant ne sauraient être qualifiées de "liens familiaux particulièrement forts d'un point de vue affectif et économique."
Dans ces conditions, il faut admettre que l'instance précédente n'a pas violé l'art. 8 CEDH en confirmant le refus de renouveler l'autorisation de séjour du recourant.
3.3. Enfin, il y a lieu de relever que, contrairement à ce que soutient le Tribunal cantonal (cf. arrêt attaqué, consid. 2 i.f.), le recourant peut invoquer, sous l'angle de l'art. 50 al. 1 let. b LEtr, son droit à entretenir une relation avec son enfant titulaire d'une autorisation d'établissement. En effet, selon la jurisprudence du Tribunal fédéral, des raisons personnelles majeures au sens de cette disposition peuvent en particulier découler d'une relation digne de protection avec un enfant qui a le droit de séjourner en Suisse (cf. ATF <ref-ruling> consid. 2.1 p. 319; arrêts 2C_1153/2013 du 10 juillet 2014 consid. 2.1; 2C_318/2013 du 5 septembre 2013 consid. 3.3). Cette inexactitude, qu'il convient de relever d'office (art. 106 al. 1 LTF), n'est pas de nature à modifier l'arrêt attaqué. En effet, compte tenu des relations affectives et économiques limitées entre le recourant et son enfant (cf. supra consid. 3.2), les conditions de l'art. 50 al. 1 let. b LEtr ne sont pas réalisées.
4.
4.1. Les considérants qui précèdent conduisent au rejet du recours, dans la mesure où il est recevable.
4.2. Le recours étant d'emblée dénué de chances de succès, la requête d'assistance judiciaire doit être rejetée (art. 64 al. 1 LTF). La requête d'effet suspensif est devenue sans objet. Succombant, le recourant supporte les frais judiciaires (art. 66 LTF). Il n'est pas alloué de dépens (art. 68 al. 1 et 3 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté, dans la mesure où il est recevable.
2.
La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 1500 fr., sont mis à la charge du recourant.
4.
Le présent arrêt est communiqué au mandataire du recourant, au Service de la population du canton de Vaud, au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour de droit administratif et public, ainsi qu'à l'Office fédéral des migrations.
Lausanne, le 24 octobre 2014
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Zünd
La Greffière : Thalmann