De två flickorna lekte på skolgården vid Uttersbergsskolan i Kolmården vid 13.40-tiden i lördags när en man kom fram och visade könsorganet för dem. Flickorna sprang hem till sina föräldrar som genast kontaktade polisen.
När polisen kom till platsen var mannen borta.
Enligt barnen var mannen klädd i en svart t-shirt.
Mannen är misstänkt för sexuellt ofredande mot barn.