Sprengladningen skal ha blitt kastet inn i kafeen fra terrassen utenfor.
Ni personer, deriblant to utlendinger, ble såret, opplyser en lege ved sykehuset i byen.
Tre personer fikk alvorlige skader.
En etnisk albansk tenåring er arrestert, mistenkt for å ha stått bak angrepet, ifølge en kilde i politiet.
Serbere samlet seg
Flere hundre serbere samlet seg på hovedbrua over til den albanske delen av byen i sør etter eksplosjonen, noe som økte frykten for nye sammenstøt mellom serbiske og albanske grupper.
Det har vært en rekke voldelige oppgjør mellom serbere og den albanske majoriteten i Mitrovica etter at de serbiske soldatene ble drevet ut av Kosovo i 1999.