Händelsen inträffade på Richelieu-Drouot-stationen strax före gårdagens Champions League-match mellan Chelsea och Paris Saint-Germain.
Förloppet fångades på film av en privatperson och publicerades först av brittiska The Guardian.
På filmen ser man att mannen flera gånger försöker ta sig ombord, men knuffas tillbaka ut på perrongen gång på gång.
Efteråt hör man fansen skandera ”Vi är rasister, vi är rasister, och det är så vi vill ha det”. Detta samtidigt som en svart kvinna står framför dem.
”Motbjudande”
BBC har talat med mannen som filmade händelsen och han berättar att fansen även sjöng ramsor om andra världskriget och agerade mycket aggressivt.
Den brittiska fotbollsklubben har i ett uttalande fördömt det inträffade.
”Det här beteendet är motbjudande och har ingen plats inom vare sig fotbollen eller i samhället.”
Chelsea skriver också att de inblandade personerna kan komma att portas från klubbens matcher.
Ska identifieras
Polis i Paris och London har också inlett en förundersökning och Scotland Yard försöker nu identifiera de inblandade.
En Chelsea-supporter som The Guardian har talat med, och som var med på tåget, säger dock att det inte handlade om rasism, utan att mannen knuffades av för att tåget var för fullt och att rasism-ramsan bara är en referens till Chelseas lagkapten John Terry, som tidigare dömts till böter för rasistiska uttalanden mot en motspelare.