La secousse a été enregistrée à une profondeur de 25 kilomètres à une trentaine de kilomètres au sud-ouest de la ville d'Halabja, dans une zone montagneuse de la province irakienne de Souleimaniyeh, a affirmé l'Institut géologique américain (USGS).
Elle a eu lieu à 18h18 GMT et a également été ressentie en Iran - qui enregistre provisoirement le bilan le plus lourd avec 30 morts - ainsi qu'en Turquie où ni dégâts ni victimes n'ont été enregistrés, selon les autorités.
«Nous avons 30 morts dans différentes villes», a déclaré dans la nuit à la télévision nationale iranienne Mojtaba Nikkerdar, le gouverneur adjoint de la province de Kermanshah, frontalière de l'Irak.
Selon les autorités, le bilan provisoire s'établirait pour l'instant à 320 morts et 2 500 blessés.
En Irak, ce tremblement de terre a fait six morts dans la province de Souleimaniyeh, dans le Kurdistan irakien, selon des responsables.
Quatre personnes ont été tuées et une cinquantaine blessées dans la localité de Darbandakhan, à une soixantaine de kilomètres au sud de la ville de Souleimaniyeh, a dit à l'AFP son maire, Nasseh Moulla Hassan.
«Un enfant et un homme âgé ont été tués et 105 personnes blessées» dans la région de Kalar, a fait savoir le directeur de l'hôpital de cette localité située plus au sud.
Dans l'ensemble de la province, des personnes sont sorties dans les rues au moment de la secousse et des dégâts matériels ont été signalés.
La secousse a été ressentie pendant une vingtaine de secondes à Bagdad et parfois pour des durées plus longues dans les autres provinces d'Irak, qui ont toutes été touchées.
Côté iranien, les villes les plus touchées semblent être celle frontalière de Qasr-e Shirin, dans la province de Kermanshah, et Azgaleh, à une quarantaine de kilomètres au nord-est, selon les informations diffusées par les médias d'Etat.
«Nous sommes en train d'installer trois camps d'urgence», a déclaré à la télévison d'Etat le gouverneur adjoint de Kermanshah.
D'après l'agence de presse officielle Irna, une trentaine d'équipes de secouristes du Croissant-Rouge iranien ont été envoyées dans l'ouest de l'Iran.
Interrogé par la télévision d'Etat, Pir Hossein Koolivand, le chef du Service national d'urgence, a déclaré qu'il était «difficile d'envoyer des équipes de secours dans les villages car les routes ont été coupées (...), nous avons eu des glissements de terrains».
Selon le site internet de la radio-télévision d'Etat, les écoles seront fermées lundi 13 novembre dans les provinces de Kermanshah et d'Ilam touchées par le séisme.
En Irak, à Darbandakhan, et en Iran dans la province d'Ilam frontalière de l'Irak, les autorités ont appelé les habitant à dormir à l'extérieur des maisons et parfois à se déplacer par précaution.
Certaines zones des deux pays sont privées d'électricité en raison du séisme.
La secousse a également été ressentie dans le sud-est de la Turquie, une région bordée par l'Iran et l'Irak, et, dans la ville de Diyarbakir, des habitants ont quitté leurs maisons au moment du tremblement de terre, mais y sont revenus peu après.
Le dernier grand séisme en Iran remonte à décembre 2003 à Bam, dans la province de Kerman (sud-est). Au moins 31 000 personnes avaient été tuées et cette ville avait été presque entièrement détruite.
En avril 2013, l'Iran avait subi à quelques jours d'intervalle deux séismes de magnitude 6,4 puis 7,7, la plus forte secousse depuis 1957 dans ce pays.
Ils avaient fait une quarantaine de morts en Iran et autant au Pakistan voisin.
En juin 1990, un séisme d'une magnitude de 7,4 en Iran près de la mer Caspienne (nord) avait fait 40 000 morts, plus de 300 000 blessés et 500 000 sans-abri. En quelques secondes, une superficie de 2 100 km2, comprenant 27 villes et 1 871 villages repartis sur les provinces de Ghilan et de Zandjan, avait été dévastée.