Selvmordsbomberen sprengte seg i lufta etter at fredagsbønnen var over.
Imam drept
En imam var blant de drepte, ifølge nyhetsbyrået AFP.
En talsmann for det irakiske innenriksdepartementet sier at angrepet synes å være rettet mot moskeens imam, Khadhum Hamid.
Også en talsmann for forsvarsdepartementet har bekreftet angrepet.
Konfliktfylt område
Khalis er en by i Diyala-provinsen rundt 70 kilometer nord for Bagdad i et område preget av kamper mellom sunnimuslimske opprørere som kjemper under Al Qaidas banner, og en sjiamuslimsk milits, knyttet til partier i Iraks USA-støttede regjering.
Angrepet kom mens landets sjiadominerte regjering forbereder henrettelsen av Iraks tidligere diktator, sunnimuslimske Saddam Hussein, som er ventet å forverre den allerede spente situasjonen mellom sunni- og sjiagrupper.
