Kvinnan, som heter Josephine och är i 20-årsåldern, protesterade enligt Femen mot "Vatikanens anti-kvinnliga propaganda som förbjuder abort".
Attacken skedde inför ögonen på kardinalen och ärkebiskopen av Köln, Weisner, som ledde mässan och samma dag firade sin 80-årsdag.
Aktivisten togs om hand av säkerhetspersonalen och polisen har gjort en anmälan mot kvinnan för störande av religiös ceremoni. Hon har i sin tur har anmält ärkebiskopens säkerhetspersonal för åsamkande av kroppsskada.
En av viktigaste finansiärerna bakom Femen tros vara den Brooklyn-födde mediemogulen Jed Sunden. Organisationen, som grundades i Ukraina, har kritiserats för att låta prostituerade kvinnor spela "feministiska" aktivister i spektakulära aktioner.