Syrian Observatory for Human Rights (SOHR) melder at mange barn er blant de drepte i angrepet, som skal ha funnet sted tirsdag morgen i den opprørskontrollerte byen Khan Sheikhun i provinsen Idlib, ifølge AFP.
SOHR melder om 58 døde, mens Union of Medical Care and Relief Organizations (UOSSM) melder at 65 er døde og at 350 personer er såret.
Ofrene fikk pusteproblemer og skal ha dødd av kvelning og andre symptomer forårsaket av den giftige gassen, ifølge SOHR.
Noen timer senere hevdet aktivister at et sykehus som behandlet ofre for gassangrepet er truffet av bomber, ifølge AFP. Skadeomfanget er uklart.
Ifølge UOSSM er 100 personer drept og 400 såret i hele Idlib-provinsen i løpet av dagen.
– Det har vært over 40 angrep siden halv sju i dag tidlig. Dødstallene fortsetter å stige som følge av angrepene i Idlib og ikke-kjemiske angrep i Hama, heter det i en uttalelse fra koalisjonen.
– Åpenbart folkerettsstridig
Det angivelige giftangrepet kommer samme dag som konferansen om Syrias framtid starter i Brussel. Generalsekretær i Flyktninghjelpen, Jan Egeland, er der sammen med en rekke organisasjoner som har folk i området.
– Her er det mange organisasjoner med folk i området som har fått bilder av døde barn og som har fått høre om døde kolleger, altså hjelpearbeidere. Dette er et fryktelig angrep, det er omfattende og det er åpenbart et folkerettsstridig angrep, sier Egeland.
De fleste av de drepte og sårede er sivile, ifølge SOHR, som har et bredt kildenettverk inne i Syria. Dersom opplysningene stemmer vil dette være et av de dødeligste kjemiske angrepene i Syria siden borgerkrigen startet for seks år siden.
– Det er et tegn på en krig som når stadig nye dybder. Sivilbefolkningen blir ikke beskyttet på noen måte i denne krigen, sier Egeland.
– Ofre spyles med vann
SOHR har ikke opplysninger om hva det giftige stoffet besto av, og sier det er uklart om flyene som ble benyttet i angrepet var syriske eller russiske. Det syriske forsvaret avviser imidlertid at de står bak, og sier de aldri har brukt kjemiske våpen.
Også Russland avviser at de har vært involvert i angrepene.
– Russiske fly har ikke gjennomført noen angrep i nærheten av Khan Sheikhun i Idlib-provinsen, sier den russiske forsvarsministeren i en uttalelse, ifølge AFP.
Helsepersoner i byen skal ha opplyst at flere av dem som ble rammet i angrepet besvimte og kastet opp. Ifølge AFP viser bilder fra området at frivillige i hjelpeorganisasjonen Hvite hjelmer spyler ofre med vann.
Holder Assad ansvarlig
Utenriksminister Børge Brende (H) fordømmer bruken av kjemiske våpen, og krever at det påståtte angrepet i Syria i dag blir etterforsket.
Store deler av Idlib-provinsen kontrolleres i dag av den Al Qaida-tilknyttede opprørsgruppen Fateh al-Sham, tidligere kjent som Nusrafronten.
Området rammes stadig av angrep, og senest forrige uke anklaget opprørere Assad for å ha brukt kjemiske våpen i Hama, naboprovinsen til Idlib.
Opposisjonen i Syria krever at gassangrepet blir gransket av FN, og anklager president Bashar al-Assad for å stå bak. Frankrike ber om et ekstraordinært møte i FNs sikkerhetsråd som følge av det som har skjedd.
EUs utenrikssjef holder Assad ansvarlig for angrepet, og påpeker at det syriske regimet bærer et spesielt ansvar for slike angrep fordi det er regimets plikt å beskytte befolkningen.
- LES OGSÅ: Dette gjør kjemiske våpen
Avviser bruk av kjemiske våpen
Syria ble offisielt en del av kjemivåpenkonvensjonen i 2013, men regjeringen har regelmessig blitt beskyldt for å bruke kjemiske våpen. FN-etterforskning pekte også på det etter å ha undersøkt tre klorgassangrep i 2014 og 2015, skriver AFP.
Regjeringen avviser på sin side bruk av kjemiske våpen, og hevder at det er opprørere som bruker ulovlige våpen.
Over 320 000 mennesker har blitt drept i Syria siden borgerkrigen startet i mars 2011.