De fleste ofrene skal være barn og kvinner, melder AP. Kilder i egyptiske sikkerhetsstyrker forteller Reuters at det er minst seks barn blant de drepte.
Eksplosjonen skjedde søndag formiddag, rundt klokken ti lokal tid. Den traff Sankt Peter-kirken, som er i samme kompleks som Sankt Markus-katedralen, skriver BBC. Dette er området hvor kvinner samles. Katedralen er hovedsete til den koptiske paven Tawadros II.
Blodige kirkebenker
Egypts offisielle nyhetsbyrå MENA melder at en ukjent angriper kastet en sprengladning inn i kapellet.
Øyenvitner på stedet tror imidlertid at en sprengladning skjult inne i kapellet forårsaket eksplosjonen.
Journalister som kom raskt til stedet så blodige kirkebenker og et gulv overstrødd av knust glass, mens gråtende kirkegjengere hadde samlet seg utenfor.
– Jeg fant døde, mange av dem kvinner, liggende på kirkebenkene. Det var et forferdelig syn, forteller Attiya Mahrous som til daglig arbeider i katedralen og som var en av de første som kom til stedet.
Koptere forfulg og diskriminert
Ingen har så langt tatt på seg ansvaret for eksplosjonen. Men ytterliggående islamister med base i Sinai-regionen har siden militærkuppet mot landets folkevalgte president Mohammed Morsi i 2013 gjennomført en rekke angrep mot både kristne og muslimer som de anklager for å samarbeide med de nye makthaverne.
Stor-imam sjeik Ahmed al-Tayyeb, leder for Al-Azhar, Egypts øverste sunnimuslimske autoritet, fordømmer angrepet, skriver Sky News.
– Denne avskyelige terroraksjonen er en stor forbrytelse mot alle egyptere, sier han i en uttalelse.
De koptisk kristne utgjør rundt 10 prosent av Egypts befolkning på 90 millioner mennesker og har gjennom årene vært utsatt for forfølgelse og diskriminering.
NRK oppdaterer saken.