Brittiska transportpolisen sade att mannen, 22 år från Birmingham, greps på onsdag och hade nu blivit frigiven efter att ha blivit förhörd av kriminalare.
Det senaste gripandet är i samband med våldtäkten av tonåringen i ett fordon i Witton området omkring 02:00 BST den 26 juli, sade polisen.
Flickan hade tidigare våldtagits på järnvägsstationen flera timmar tidigare.
Se fler berättelser från hela Birmingham och det svarta landet här
En man har åtalats och en annan man arresterats i samband med den första attacken, som behandlas som en separat incident, sade styrkan.
Under tiden fortsätter detektiverna att vädja om en god samarit som plockade upp offret efter att hon blivit våldtagen för andra gången.
Polisen sa att föraren av det andra fordonet, som beskrivs som en person bärare typ bil, tros ha gett offret en hiss hem efter att hon våldtogs en andra gång.
En man har gripits misstänkt för våldtäkt i samband med en attack mot en 14-årig flicka i Birmingham.