Det är inte känt vem som sköt Ansar Beit al-Maqdis befälhavare Shadi el-Menei.
Men flera andra medlemmar av den al-Qaida-inspirerade gruppen, som misstänks för en rad senaste attacker, uppges också ha dödats.
Dödsfallen för mer än 200 egyptiska soldater och tjänstemän har skyllts på Ansar Beit al-Maqdis sedan president Mohammed Morsi blev utkastad i juli 2013.
Typ: Ansar Beit al-Maqdis
Det finns motstridiga rapporter om vem som var ansvarig för mordet på militanterna.
Okända ämbetsmän citerades av AFP:s nyhetsbyrå och sade att säkerhetsstyrkorna öppnade eld mot männen när de var på väg att utföra en attack mot en gasledning i centrala Sinai.
En annan redogörelse kom från tjänstemän som berättade för Associated Press att Shadi el-Menei och minst tre medarbetare dödades av 15 angripare som hämnd för morden på stammar av Ansar Beit al-Maqdis.
Islamistiska grupper i Sinai har intensifierat sina attacker mot Egyptens armé och polisstyrkor under det senaste året.
Den egyptiska armén inledde en stor operation mot militanter i Sinai men attackerna har fortsatt.
Säkerhetsinsatsen har dock kostat myndigheterna en del. En polis dog av sina sår i fredags efter att ha skjutits av militanter nära gränsen till Gazaremsan.
Förra veckan, två arméofficerare och fem militanta sades ha dött i en eldstrid under en räd på ett lager kopplat till islamistiska militanter norr om Kairo.
Myndigheterna sa att militanterna i attacken var från Ansar Beit al-Maqdis.
USA:s departement utsåg gruppen till en "utländsk terroristorganisation" tidigare i år.
Egyptiska säkerhetstjänstemän säger att en viktig ledare för en militant grupp har skjutits ihjäl på Sinaihalvön.