Den skadade mannen fördes i ambulans till sjukhus. Hans skador uppfattas som allvarliga men inte livshotande.
Det är oklart vad som utlöste bråket mellan de två intagna.
– Vi hade inte fått några signaler tidigare, säger anstaltens chef Peter Kjellin.
Den misstänkte gärningsmannen är i 35-årsåldern och dömd till ett långt fängelsestraff för grova våldsbrott. Han ska ha överfallit en yngre intagen med en sönderslagen porslinsmugg. Den yngre mannen är dömd till ett kortare straff.
När den skadade mannen tog sig ut ur cellen utlöste personalen stort larm.
– All tillgänglig personal kom till platsen och tog hand om den skadade och låste in övriga intagna och gärningsmannen, säger Peter Kjellin.
Enligt vad som är känt i nuläget finns inga vittnen till den allvarliga misshandeln.
– Det finns kameraövervakning i allmänna utrymmen men inte i cellerna. Vad vi vet är det ingen annan som har sett vad som hänt. Det var inga andra inblandade eller oroligheter i övrigt, säger Peter Kjellin.
Personalen som arbetar på anstalten bär larm.
– Det händer att intagna blir osams och att det blir skärmytslingar. Men det är väldigt ovanligt med så här allvarliga händelser, säger Peter Kjellin.
Hällbyanstalten är en sluten anstalt i högsta säkerhetsklassen. Fängelset har plats för 98 intagna. Det är 32 intagna på den aktuella avdelningen på anstalten.
– De intagna kan röra sig fritt på avdelningen, säger Peter Kjellin.
Den misstänkte anhölls senare under kvällen och har förts till häktet i Eskilstuna.