Individuos armados mataron a seis personas, incluido un sacerdote, mientras se celebraba la misa en una iglesia en Dablo, en el norte de Burkina Faso, dicen los funcionarios.
Los atacantes, que eran entre 20 y 30, quemaron la iglesia.
El alcalde de la ciudad, Ousmane Zongo, dijo que hubo pánico porque otros edificios fueron incendiados y un centro de salud saqueado.
La violencia yihadista ha estallado en Burkina Faso desde 2016, y este es el tercer ataque a una iglesia en cinco semanas.
Los muertos incluían a ancianos de la iglesia y los residentes estaban enojados porque los soldados en una base cercana no respondían con prontitud.
Los grupos islamistas han sido culpados por varios ataques en la nación de África Occidental en los últimos años.
Los combatientes afiliados a al-Qaeda y al grupo del Estado Islámico, así como al Islam local de Ansarul, han estado activos en la región.
El mes pasado, los atacantes atacaron una iglesia protestante en la ciudad de Silgadji, matando al menos a seis personas.
Y a principios de abril, cuatro personas murieron cuando una iglesia católica fue atacada en un pueblo cercano.
Las escuelas y los maestros también han sido blanco de los grupos, quienes se oponen a la educación occidental.
El viernes, las fuerzas especiales francesas llevaron a cabo una misión de rescate en el norte de Burkina Faso, liberando a cuatro rehenes.
Se cree que los cuatro, dos ciudadanos franceses secuestrados en Benin, un surcoreano y un estadounidense, fueron conducidos a Mali para ser entregados al grupo militante, Katiba Macina.
Dos soldados franceses murieron durante la misión.
Burkina Faso se encuentra entre los países de la vasta región del Sahel que lucha contra las insurgencias islamistas en la región.
Formó una fuerza regional, el G5 Sahel, junto con Níger, Chad, Mauritania y Mali para enfrentarse a los militantes.
Francia, un ex gobernante colonial en la región, tiene unos 4.500 soldados en cuatro naciones que llevan a cabo una misión llamada Barkhane para contrarrestar a los yihadistas.
