Flickorna "rördes olämpligt" i Castaway Camp lekplats vid parken i Windsor, Berkshire, på torsdag 11 augusti.
Themes Valley Polisen vägrade att ge den misstänktes ålder eller säga var han greps, med hänvisning till "skyddsfrågor".
Pojken har sedan släppts mot borgen fram till den 2 december.
Polisen utfärdade tidigare en E-fit av en misstänkt, som beskrevs som en vit man i tonåren eller i början av tjugotalet.
Officerare sa att han var vit, under 5ft 8in lång, bär mörka slim-sittande byxor, en mörk t-shirt och tränare.
Polisen började följa upp nya ledtrådar i september efter en rekonstruktion visades på BBC Ones Crimewatch.
En 22-årig man som tidigare gripits misstänkt för att ha utfört attackerna frigavs utan åtal.
Themes Valley Police sa: "Detta är fortfarande en direktundersökning och vi fortsätter att vädja om allmänhetens hjälp."
En pojke har gripits i samband med sexuella övergrepp mot två sexåriga flickor under en resa till Legoland.