Datumet fastställdes till ett möte i Irbil med ordförande Massoud Barzani som ordförande.
Enligt ett uttalande skulle röstning äga rum i de tre provinser som utgör regionen, och "områden i Kurdistan utanför regionens förvaltning".
Det fanns inga omedelbara kommentarer från Iraks centrala regering, men den har uppmanat kurderna att inte hålla en folkomröstning.
Utvecklingen mot ett fullständigt oberoende har historiskt sett motsatt sigs av regeringarna i grannlandet Iran, Turkiet och Syrien samt av Förenta staterna.
I april berättade den äldre kurdiska tjänstemannen Hoshyar Zebari för Reuters nyhetsbyrå att en ja-röst inte nödvändigtvis skulle innebära självständighet.
Zebari sade att det bara skulle hjälpa kurderna att argumentera för "den bästa uppgörelsen" om självbestämmande när den så kallade islamiska staten (IS) hade besegrats i Irak.
Kurdiska Peshmerga-kämpar har spelat en viktig roll i den USA-stödda kampanjen mot jihadistgruppen, som beslagtog stora delar av norra Irak 2014.
Men medan Peshmerga driver ut militanter ur landet, har han tagit kontroll över det omstridda territorium som både kurderna och centralregeringen hävdar.
Det omfattar staden Kirkuk och städerna Makhmour, Khanaqin och Sinjar - platser där president Barzanis högre assistent Hemin Hawrami förklarade att omröstningen skulle äga rum i september.
Premiärminister Haider al-Abadi har sagt att en folkomröstning om självständighet nu varken skulle ligga i Kurdistans intresse eller i Iraks intresse.
"Våra kurdiska bröders önskan att skapa ett eget land är deras rätt... och ingen har rätt att avskräcka dem", citerades han som sagt av den kurdiska Rudaw nyhetsbyrån i april.
"Men att hålla en folkomröstning vid denna tid är inte rätt eftersom kriget [mot IS] fortfarande rasar, regionens situation är inte lämplig, och vissa grannländer anser att denna åtgärd utgör ett hot mot nationens säkerhet själva."
Chefen för Iraks styrande Shia-koalitionen, som inkluderar Abadis Dawa-parti, varnade under tiden för alla "ensidiga" drag i de omtvistade områdena.
De högsta regeringstjänstemännen och politiska partierna i Iraks autonoma Kurdistan-region har enats om att hålla en folkomröstning om självständighet den 25 september.