Kvinnen, som er i 20-årene satt og sov, da sidemannen hennes antastet henne.
Kvinnen skrek opp, og sammen med flere vitner sa hun fra til personalet om bord på nattoget fra Oslo til Bergen.
– Vi fikk en telefon om dette fra NSB klokken 05.14. Da toget ankom Bergen rett før klokken syv, ble mannen pågrepet, sier operasjonsleder Kjersti Eidsnes i Hordaland politidistrikt.
Etter det NRK forstår skal mannen ha tatt på kvinnens bryster. Flere personer ble vitner til det som skjedde.
– Mannen er i 20-årene, og er ikke tidligere omhandlet i våre systemer, sier Eidsnes.
Den fornærmede kvinnen forklarer seg nå på Bergen sentrum politistasjon. Der sitter også antasteren og venter på å bli avhørt.
– Etter avhørene vil det bli tatt en vurdering på om han skal bli sittende i arresten, eller om han skal løslates, sier operasjonslederen.