Brittiska transportpolisen sa att 15-åringen attackerades av en man och en kvinna i 40-årsåldern.
Händelsen inträffade på Patterton station vid 23:30 lördagen den 3 oktober.
Tonåringen blev slagen bakifrån och stämplad på när han låg på marken, led av ansiktsskador, däribland en skada på ögat.
Han behövde inte sjukhusvård.
Hans mobiltelefon stals också.
Pojken hade varit med en grupp vänner på 23:05 servicen mellan Glasgow Central och Neilston.
Det Con Ryan Tierney, från British Transport Police, sade: " Detta skulle ha varit en upptagen tjänst, och jag är medveten om att det uppstod en tvist mellan gruppen yngre pojkar och en grupp äldre personer strax innan överfallet ägde rum i Patterton.
"Den som var på tåget och har information om de inblandade som stannade kvar tills den anlände till Neilston 23:40 uppmanas att komma i kontakt som en brådskande fråga."
En tonåring blev överfallen och rånad när han klev av ett tåg i East Renfrewshire.