Branden startade vid 02.30-tiden natten till onsdagen på militärfartyget Kharg, uppger statskontrollerade medier enligt AP.
Enligt bilder som publicerats på sociala medier i Iran ska besättningen ombord på fartyget ha evakuerats.
Räddningstjänsten försökte förgäves släcka branden men lyckades inte. Fartyget ska ha sjunkit i närheten av den iranska hamnen Jask i den Omanbukten nära Hormuzsundet.
Vad som orsakade branden och förlisningen är ännu inte känt.
Det är inte första gången som förödande händelser inträffar inom den iranska flottan. Under en militärträning 2020 dödades 19 sjömän när en missil av misstag avfyrades mot ett militärfartyg.
2018 sjönk även ett iranskt krigsfartyg i Kaspiska havet