Enligt en lokal nyhetsbyrå kastades någon form av sprängladdning in i kyrkan i samband med att söndagens högmässa avslutades och kyrkobesökarna var på väg hem. Videosekvenser i sociala medier visar stor förödelse och blodpölar på golvet i kyrkan. Utöver minst 25 döda rapporteras ytterligare 35 människor ha skadats i dådet.
– Jag såg en kvinna utan huvud som bars iväg, berättar ögonvittnet Mariam Shenouda för AP:s reporter.
– Alla var chockade. Vi skyfflade upp människokött från golvet.
Flera barn uppges finnas bland de döda.
Katedralen som terrordådet utfördes mot är säte för Påve Tawadros II, den egyptiskortodoxa kyrkans högste spirituelle ledare.
Ingen grupp har ännu tagit på sig ansvaret för dådet, men det utfördes under den muslimske profeten Muhammeds födelsedag. Muslimska extremister brukar med jämna mellanrum attackera landets kristna befolkning.
Dådet var det värsta mot Egyptens kristna minoritet på många år. Nyårsdagen 2011 dödades minst 21 kyrkobesökare vid ett liknande attentat mot en kyrka i Alexandria. Det dådet utfördes av muslimska extremister.
I fredags dödades sex polismän i ett dåd som en grupp knuten till Muslimska brödraskapet tagit på sig skulden för. Islamistgruppen är förbjuden i Egypten, men har starka kopplingar till den svenska regeringen och i synnerhet Miljöpartiet.
