En utredning har nu inletts av den amerikanska militären för att utröna vad som skett, rapporterar Reuters.
FN uttrycker djup oro över uppgifterna.
– Vi är chockade över den här fruktansvärda förlusten av människoliv, säger Lisa Grande, FN:s humanitära koordinator för Irak.
Om uppgifterna bekräftas rör det sig om det största antalet civila som dödats i ett enskilt flyganfall sedan USA började strida i Irak 2003, rapporterar The New York Times.
”Fälla av IS”
Enligt irakiska militärer rör det sig om ett flyganfall, riktat mot krypskyttar på taken till byggnader i området. Att det fanns civila i husets källare var de inte medvetna om, säger general Maan al-Saadi.
– Efter bombningen blev vi förvånade över de civila offren. Jag tror att det var en fälla av IS för att stoppa flyganfallen och vända opinionen mot oss, säger al-Saadi till The New York Times.
Det finns inga officiellt bekräftade dödssiffror.
Enligt Nawfal Hammadi, som är provinsguvernör i Nineveh, där Mosul är huvudstad, har över 130 människor dödats i flyganfall i västra Mosul de senaste dagarna. Bashar al-Kiki, som är provinsrådets ordförande i området, säger till Reuters att ”dussintals” kroppar fortfarande ligger begravda i rasmassor i staden.
400.000 fast i IS-fästet
Uppgifterna kommer efter rapporter om att tiotals civila dödats i två olika USA-ledda flyganfall i Syrien den senaste tiden, bland annat mot en moské i byn al-Jina, där uppemot 50 människor dödades. Båda händelserna utreds av amerikansk militär.
Omkring 400.000 civila är enligt FN fast i de IS-kontrollerade delarna av Mosul i Irak, som militären sedan i februari kämpar för att återta från terrorgruppen.