Lelaki itu ditahan di sebuah rumah di Taman Kosas, Ampang di sini pada Selasa.
Ketua Polis Daerah Ampang Jaya Khairuldin Saad berkata budak lelaki itu telah dihantar ke Hospital Ampang kira-kira pukul 8.55 pagi Isnin, tetapi pada ketika itu dia sudah tidak bermaya .
Kakitangan perubatan mengisytiharkan kematiannya kira-kira pukul 9.40 pagi selepas menjalankan percubaan untuk memulihkan kanak-kanak itu melalui CPR.
"Ibu kanak-kanak itu, yang merupakan pengasuh, pada mulanya memberitahu kami bahawa anaknya telah dipukul di sekolah, tetapi kami mendapati kenyataannya mencurigakan.
"Selepas menangkapnya, dia memberitahu kami bahawa teman lelakinya telah memukul kanak-kanak itu," jelasnya.
Khairuldin berkata polis sedang melakukan siasatan terhadap penderaan itu.
"Kami percaya bahawa sebelum ini juga kanak-kanak itu telah dipukul oleh kedi itu. Tetapi pada Ahad, adalah yang paling kronik," katanya.
Mayat kanak-kanak itu dihantar ke Hospital Kuala Lumpur untuk bedah siasat.
Kedua-dua mereka ditahan reman seminggu pada hari Selasa untuk membantu siasatan.
Kes ini telah diklasifikasikan sebagai pembunuhan.