Rundt 20 andre ble såret da eksplosjonen ble utløst rett etter fredagsbønnen, ifølge politiet.
Bomben var plassert i en bag rett ved en av dørene inn til moskeen i landsbyen Hibhib, i nærheten av Baquba.
Den tidligere lederen av den ytterliggående gruppen som kaller seg Al-Qaida i Irak, Abu Musab al-Zarqawi, ble drept i et amerikansk angrep i Hibhib i begynnelsen av juni.
Det blir samtidig mneldt at minst ti mennesker ble drept da en bilbombe eksploderte i Basra fredag.
Iraks statsminister Nuri al-Maliki innførte forrige måned unntakstilstand i Basra, som er landets nest største by.