Offret fördes till sjukhus från Crown Street, Acton, på fredag men dog av sina skador.
En 16-årig misstänkt greps och kvarhölls i södra London, sa polisen.
Polisen fortsätter att förhöra en 17-åring som gripits nära platsen, misstänkt för mord, sa Met.
Polisen tror att de känner till de döda ungdomarnas identitet men det har ännu inte bekräftats formellt.
Det Ch Insp Rebecca Reeves sade att gatan skulle ha varit upptagen vid tidpunkten för knivhuggningen och bad för alla med information att komma fram.
Hon tillade: "Vi är särskilt angelägna om att höra från någon som såg eller hörde ett gräl utanför ett café på Crown Street."
En andra tonåring har gripits misstänkt för mord efter att en 17-årig pojke knivhöggs till döds på en gata i västra London.