Fordonen, som färdades i samma riktning, kolliderade på Red Hill Way, Leicester, på 21:17 BST på tisdag.
Polisen sa att 19-åringen på en av cyklarna dödades. En 29-årig man greps och sitter kvar i polisens förvar.
Poliser har bett alla med information om kollisionen att komma i kontakt.
En man har gripits efter en dödlig bilolycka med två motorcyklar.