En stor räddningsinsats inleddes 75 kilometer från Greklands sydvästra kust tidigt på onsdagen.
Först sades att över 100 personer hade räddats ur vattnet, men sedan började grekiska myndigheter även redovisa ett allt högre antal döda.
En militärhelikopter och flera kustbevakningsfartyg skickades till området. Man har även använt drönare från Europeiska gräns- och kustbevakningsbyrån (Frontex) i sökinsatsen.
Det är ännu oklart om alla inblandade har plockats upp ur vattnet, men en källa inom migrationsdepartementet säger till AFP att hundratals människor kan ha befunnit sig ombord på båten.
De överlevare som inte behöver akut vård har förts till Kalamatas hamn. Där bistår FN:s flyktingorgan UNHCR och ambulanspersonal med torra kläder och sjukvård.
Båten tros ha kommit från Libyen och var förmodligen på väg mot Italien, enligt myndigheterna. Italiens kustbevakning meddelade grekiska myndigheter och Frontex om den ankommande båten i tisdags. Enligt kustbevakningen bar inte en enda person ombord flytväst.