En förbipasserande slog larm om personerna i vattnet på den tidiga måndagskvällen. Den första polispatrullen som kom till platsen simmade ut i det iskalla vattnet och fick upp kvinnan och barnen på land.
Alla fyra var livlösa, fick första hjälpen och fördes sedan till sjukhus. Kvinnan är i 20-årsåldern. De andra två flickorna är under tio år gamla.
Det är oklart hur kvinnan och barnen hamnade i det kalla havet. Enligt sjukhuset är alla fyra utländska medborgare.
I samband med den första larmsituationen sökte dykare, båtar och helikoptrar i vattnet för att se om fler personer kunde finnas där. Insatsen avslutades vid 20-tiden utan att någon mer hade hittats, skriver VG.
Tromsø kommun har upprättat en särskild krisberedskap och polisen söker vittnen för att kunna skapa sig en bild av vad som hände.