Flickans kropp hittades i centrala Madhya Pradesh i förra veckan.
– Alla (fyra) männen deltog i våldtäkten och när hon hotade att gå till polisen kvävde de henne till döds, skar av hennes huvud och dumpade kroppen, säger Amit Sanghi, poliskommissarie i distriktet Sagar.
Obduktionen har bekräftat att flickan blev gruppvåldtagen, enligt Sanghi.
– Jag har aldrig tidigare sett ett sådant här brott. Flera advokater har avböjt att representera de anklagade, säger han.
Flera uppmärksammade fall de senaste åren har satt ljuset på våld mot kvinnor och barn i Indien och utlöst återkommande protester med krav på åtgärder. Landet har bland annat återinfört dödsstraff för våldtäkt på flickor under 12 år.
Utrikes
20.3.2019
Fyra män våldtog och dödade 12-årig flicka i Indien – tre av dem är hennes bröder
Två bröder har gripits misstänkta för att ha våldtagit sin 12-åriga syster i delstaten Madhya Pradesh i Indien, uppger polisen. Även flickans farbror har gripits och polisen söker efter en tredje broder.