Pojken, 17, chockerade passagerare ombord på Copa Airlines flygning från Panama City när han kastade upp dörren innan han hoppade ut på tisdag.
Han konfronterades med byggnadspersonal som arbetade i närheten och hölls kvar tills polisen kom för att gripa honom.
Pojken, en amerikansk medborgare, skadades inte.
Passagerarna sade att tonåringen verkade fiffig och orolig under hela flygningen och att han hade agerat mycket snabbt, vilket gjorde det svårt att stoppa honom, enligt Associated Press nyhetsbyrå.
Slutet av Twitter-inlägget av @LisaAminABC7
Ett ögonvittne, Sophia Gibson, berättade för San Joses KNTV att människor blev chockade när passageraren hoppade in genom dörren och in på planets flygel.
"Det var som om han var som att flyga ut, som om det var riktigt snabbt", sa Ms Gibson.
En annan passagerare, 11-årige Andrea Sepulveda Guzman, berättade för CBS San Francisco att folk hade börjat skrika.
"Den här killen, jag ser honom hoppa på vingen och sen börjar han klättra ner för vingen och sen springer han bara. Sen börjar han springa åt andra hållet. Och alla bara skrek, sa hon.
Det stod inte omedelbart klart varför tonåringen hade hoppat från planet och sprungit.
San Francisco Airport talesman Doug Yakel sade pojken reser ensam, tillägger att inga landningsbanor eller flygningar påverkades av händelsen.
En Copa Airlines Flight 208 besättningsmedlem stängde nöddörren och planet taxiades till sin port, där alla återstående passagerare avfyrades utan incident, Panama-baserade flygbolaget sade i ett uttalande på tisdag.
Flygbolaget tillade att en undersökning pågick och att det samarbetade med myndigheterna.
En tonåring har blivit kvarhållen efter att ha öppnat nöddörren till ett passagerarplan och glidit nedför en flygel på asfalten några minuter efter att ha landat i San Francisco, säger myndigheterna.