En självmordsbombare sprängde hans sprängmedel på kaféet i västra stan, sa polisen.
Ingen grupp har sagt att den utförde attacken.
Våldet kommer före Iraks provinsval den 20 april, det första i landet sedan 2010.
Räddningspersonal försökte fortfarande dra ut offer fångade i spillrorna när en del av byggnaden kollapsade, berättade polisen för nyhetsbyrån Reuters.
På måndagen ägde en rad samordnade bilbombsattacker rum över hela landet och krävde minst 31 liv och skadade mer än 200 personer.
Spänningar är höga mellan Iraks Sunni och Shia, mitt bland påståenden från Sunni Muslimska samhällen att de marginaliseras av premiärminister Nouri al-Malikis Shia-ledda regering.
Sunni Islamistiska militanter kopplade till al-Qaida har försökt destabilisera regeringen genom att trappa upp attacker, främst på Shia men också Sunni mål i år.
Även om våldet har minskat i Irak sedan upprorets topp 2006 och 2007 är bombningar fortfarande vanliga.
Åtminstone 27 personer, däribland två barn, har dödats och dussintals fler har skadats i en bombattack mot ett café i Iraks huvudstad Bagdad, har tjänstemän sagt.