Polisen säger att det var en självmordsattack på en utländsk militär konvoj som reste genom området.
En hälsovårdstjänsteman sa att nio afghaner var bland de döda.
En överordnad Natotjänsteman bekräftade att tre amerikanska entreprenörer hade dödats vid attacken i Macrorayan-distriktet.
Ingen grupp har sagt att den genomförde attacken, även om Kabul under de senaste månaderna regelbundet har blivit måltavla för talibanerna i en serie bombningar.
Explosionen ägde rum inte långt från Kabul flygplats och presidentpalatset. Vittnena sade att barn var bland de skadade och att vissa utlänningar var fångade i ett förstört fordon.
En talesman för inrikesdepartementet, citerad av AP:s nyhetsbyrå, sa att explosionen förstörde mer än ett dussin civila fordon.
Bombningen, nära ett civilt sjukhus, är den senaste i en serie nyligen inträffade dödliga attacker efter tillkännagivandet av en ny talibanledare.
Tidigare denna månad anföll en talibansk självmordsbombare en vägspärr nära ingången till den internationella flygplatsen i Kabul och dödade fem personer.
Innan dess förekom tre dödliga attacker i staden - på en polisakademi, en Nato-bas och en afghansk armébas som dödade minst 50 personer.
Talibanerna har intensifierat sin våldskampanj under de senaste månaderna och utnyttjat vårens och sommarens varmare väder. Den har gjort vissa militära framsteg, särskilt i norra Afghanistan.
En explosion har skakat det diplomatiska området i Afghanistans huvudstad, Kabul, har polisen sagt, med minst 12 personer dödade och 60 skadade.