Våldtäkten ska ha skett i en lägenhet i Eda kommun under en fest på lördagskvällen.
– De tre männen ska ha haft en kompisrelation till flickan, berättar Ola Gripö vid polisen i Värmlands Krimjour.
Flickan togs till Centralsjukhuset i Karlstad för undersökning.
Lägenheten där våldtäkten ska ha skett är avspärrad i väntan på att polisens tekniker ska undersöka den.