Tolv personer har skadats.
Gärningsmannen överlevde smällen och får intensivvård. Han är en tidigare elev vid klosterskolan, som ligger i staden Serpuchov drygt tio mil utanför huvudstaden.
Hans motiv är oklart, men i ryska medier sägs det kunna vara riktat mot lärare och nunnor på skolan.
Flera av de skadade uppges vara minderåriga. Bland dem finns åtminstone en 15-åring, enligt tidiga uppgifter.
Rysslands federala utredningskommission ska utreda händelsen.
Den rysk-ortodoxa patriarken Kirill uttrycker sitt stöd för de drabbade och en förhoppning om att myndigheterna vidtar åtgärder för att något liknande inte ska kunna ske i framtiden.