En av de omkomna är en 85-årig kvinna som kom gående på gatan när det smällde, enligt tidningen El Mundo. De två övriga är män, med okända åldrar.
Dessutom saknas en man som höll på med reparationsarbete av en panna som kan ha varit explosionens nollpunkt, berättar en talesperson för räddningstjänsten skriver El País.
Elva personer skadades, varav en 26-årig man allvarligt.
Hundar letade tidigt på onsdagskvällen efter eventuellt fler offer i rasmassorna.
Stor förödelse
Katolska kyrkan äger femvåningshuset på Toledo-gatan som vid 15-tiden praktiskt taget blåstes ut helt. Smällen hördes vida omkring.
En rökplym steg upp över distriktet La Latina i den spanska huvudstaden. I sociala medier spreds snabbt bilder på bortsprängda väggar på flera våningsplan. På gatan skadades flera fordon av nedstörtande betong och tegelstenar. En bollplan invid huset låg täckt av husrester.
Stadens borgmästare José Luis Martínez Almeida bekräftade på eftermiddagen att det var en gasolycka, skriver lokala medier.
Äldre evakuerades
Huset ligger på baksidan av kyrkan Virgen de la Paloma. De övre våningarna användes som bostäder för präster.
En evakuering från ett intilliggande äldreboende genomfördes. Ingen av de äldre kom till skada, enligt El País. Även hotell på gatan evakuerades.
En skola i närheten var stängd för dagen.
Efter explosionen brann det inne i det förstörda huset. Räddningstjänsten lät det vara eftersom en insats skulle kunna riskera byggnadens stabilitet, berättade borgmästaren som inte utesluter en kontrollerad rivning senare.