Enligt ryska myndigheter, som kallar händelsen för en terrorhandling, öppnade fem till sex gärningsmän eld mot två kyrkor, en synagoga och en polispostering innan de sköts till döds.
Ett filmklipp visar hur flera personer skjuter med automatvapen i delrepublikens huvudstad Machatjkala.
Ett annat filmklipp visar hur en synagoga står i brand i staden Derbent, som ligger längre söderut.
Den ryska judiska kongressen uppger att beväpnade män kastade in molotovcocktails och sköt mot poliser och säkerhetspersonal som finns utplacerade utanför synagogan efter att flygplatsen i Machatjkala stormades förra året, rapporterar Moscow Times.
Putin har inte uttalat sig om attacken
Ingen har än så länge tagit på sig attacken. Rysslands president Vladimir Putin har inte heller uttalat sig.
Befolkningen i området har en stor mångfald, men majoriteten identifierar sig om muslimer, skriver Reuters med hänvisning statistik från ryska myndigheter.
Händelsen inträffar drygt tre månader efter terrorattacken mot Moskvas konserthus där över 140 personer dödades, som terrororganisationen IS tog på sig.
Oberoende analytiker menar att händelsen är ytterligare ett tecken på hur förblindade myndigheterna är för inhemskt islamistiskt våld, skriver AFP.
Se mer om händelsen i klippet ovan.
