Otros cuatro atacantes infiltrados en la ciudad fueron abatidos por las fuerzas de seguridad.
El atacante disparó a la multitud y lanzó granadas antes de hacer explotar su chaleco suicida.
ISIS reivindicó el ataque mediante un comunicado.
Karbala se localiza 100 kilómetros al suroeste de Bagdad y es una de las ciudades sagradas para los chiitas.