Mannen är far till flickan och misshandeln ska ha skett i familjens bostad.
Den häktade mannen greps och anhölls den gångna helgen och det pågående utredningsarbetet bedöms av åklagare och polis som särskilt känsligt.
– Ärendet leds av åklagarkammaren i Nyköping och utreds gemensamt av Sörmlandspolisens rotel för familjevåldsärenden och roteln för grova brott i Nyköping. Bevisläget mot den häktade mannen bedöms av åklagaren som starkt, säger Fredrik Wallén, informationschef vid Sörmlandspolisen, i ett pressmeddelande.
– Av både utredningstekniska skäl och hänsyn till de drabbade är det här ett sådant ärende där vi i princip inte kommunicerar mer under utredningens gång. Utan det blir först när utredningen avslutats och åklagaren fattat beslut i åtalsfrågan, fortsätter Wallén.
Åtal ska vara väckt inom fyra veckor.
Den skadade flickan vårdas sedan i helgen på Astrid Lindgrens barnsjukhus. Hennes skador är mycket allvarliga och betraktas som livshotande.