Pojken knivhöggs 26 gånger och avled senare på sjukhus. Hans mamma skadades också svårt men väntas enligt polisen överleva attacken.
"Poliser har kunnat fastställa att båda offren i den här brutala attacken var den misstänktes måltavlor på grund av att de var muslimer och den pågående konflikten i Mellanöstern som involverar Hamas och israelerna", meddelar sheriffens kansli.
USA:s president Joe Biden fördömer dådet, som inträffade cirka fyra mil väster om Chicago.
"Denna fruktansvärda hathandling har ingen plats i Amerika och står emot våra grundläggande värderingar", säger presidenten i ett uttalande.
