Gisslan har tvingats hänga ut en flagga med inskrift på arabiska genom fönstret. Åtminstone fem av dem har lyckats fly.
Gärningsmannen, som är klädd i muslimsk utstyrsel, ska vara identifierad. Polisen vill dock inte gå ut med hans namn med tanke på den rådande situationen.
Enligt en rad medier bär han en ryggsäck och ett bälte av den typ som självmordsbombare använder. Han påstår sig ha bomber både inne på kaféer och på andra platser i Sydney.
Mannen kräver bland annat att få träffa premiärminister Tony Abbott och att en IS-flagga till kaféet. Tidigare har gisslan tvingats hålla upp en flagga med den muslimska trosbekännelsen mot fönstret.
Abbott uppger att han anser det vara "djupt chockerande" att oskyldiga personer hålls som gisslan av en väpnad person som öppet erkänner politiska motiv.
På grund av händelserna har Sydneys berömda operahus, som ligger i närheten, utrymts.
I september i år utlyste Australien för första gången i sin historia den högsta nivån för terrorhot.
