En kommissarie hittade flickan i Grange Lane, Lye, nära Pedmore Technology College, Stourbridge.
Polisen söker ett ljusgrå eller blått fordon i samband med kraschen.
Sergeant Steve Newbury sa: "Det är chockerande att tro att någon kan lämna ett barn allvarligt skadat på gatan, köra iväg och inte anstränga sig för att få sin medicinska behandling."
Uppdateringar om denna berättelse och mer från Black Country
Han tillade: "Klart att detta är smärtsamt när som helst för flickans familj, men att hända bara dagar före jul är verkligen hjärtskärande."
Flickan drabbades av en skallfraktur och inre skador i kraschen, trodde att ha hänt strax före 22:00 GMT på torsdag.
En talesman för West Midlands Ambulance Service sade att det var tydligt "den 15-årige hade flera allvarliga skador" och det fanns ingen bil på platsen.
"Hon behandlades på platsen av ambulanspersonal innan hon fördes till Russells Hall Hospital."
Hennes tillstånd vid ankomsten där beskrevs som kritiskt men stabilt.
En 15-årig flicka har blivit allvarligt skadad i en misstänkt smitning i det svarta landet.