Vụ việc xảy ra trong lúc đang có đụng độ giữa người biểu tình thân Nga và phe ủng hộ chính phủ tại thành phố này.

Nhà chức trách cho biết nhiều người đã chết vì bị ngạt khói, một số khác thiệt mạng sau khi nhảy khỏi tòa nhà.

Trước đó, tổng thống tạm quyền của Ukraine, ông Oleksandr Turchynov, cho biết nhiều tay súng ly khai đã bị bắn hạ trong cuộc tấn công của quân đội chính phủ vào thành phố Sloviansk.

Những người biểu tình đã chiếm đóng nhiều tòa nhà công quyền và bắt giữ các quan sát viên quốc tế ở đông Ukraine.

Vụ cháy xảy ra tại Tòa Liên hiệp Thương mại ở Odessa, Bộ Nội vụ Ukraine cho hay, tuy nhiên không nói cụ thể ngọn lửa đã bắt đầu do đâu.

Nhiều người ly khai được cho là đã trấn thủ bên trong tòa nhà và cả hai bên đã ném bom xăng vào nhau, theo một số thông tin ban đầu.

Bộ Nội vụ Ukraine cho biết ít nhất 31 người đã thiệt mạng, thấp hơn con số 38 người được cơ quan này đưa ra trước đó.

Những hình ảnh được ghi lại cho thấy nhiều người biểu tình đã sử dụng bom xăng

Thứ trưởng Ngoại giao Ukraine Danylo Lubkivsky nói với BBC ông rất tiếc trước những tổn thất về nhân mạng, nhưng cũng khẳng định rằng Nga đứng đằng sau vụ bạo lực.

"Tình hình vẫn đang nằm trong tầm kiểm soát. Tuy nhiên, vấn đề an ninh đang bị đe dọa bởi đặc nhiệm Nga," ông nói.

"Đó là lý do vì sao chúng tôi đề nghị và yêu cầu chính quyền Nga ngưng những nỗ lực nhằm làm suy yếu an ninh và sự ổn định trong khu vực."

Bộ Ngoại giao Nga cho biết Moscow "phẫn nộ" trước những diễn biến tại Odessa, đồng thời lên án sự "vô trách nhiệm" của chính quyền Kiev.

Hoa Kỳ nói vụ bạo lực là "không thể chấp nhận được" và thúc giục cả Ukraine và Nga lập lại trật tự.