Em sua conta no Telegram, a defesa territorial de Donetsk publicou fotos que mostram corpos ensanguentados em uma rua, entre escombros.
Em um primeiro momento, a conta afirmou que 20 pessoas morreram no ataque. Poucos minutos depois, o ministério local da Saúde informou no Telegram um balanço de 16 mortos e 23 feridos.
A AFP não conseguiu confirmar os números com fontes independentes.
De acordo com a defesa territorial de Donetsk, a defesa aérea da região separatista interceptou um míssil ucraniano e os "estilhaços" atingiram as vítimas.
O líder dos separatistas de Donetsk, Denis Pushilin, afirmou à televisão russa que foi um míssil que continha submunições, proibidas por mais de 100 países, mas não por Rússia nem Ucrânia.
"Se (o míssil) não tivesse sido abatido, o número de vítimas seria ainda maior", declarou Pushilin.
Ele afirmou que as pessoas atingidas aguardavam em um ponto de ônibus e outros diante de um caixa eletrônico para sacar dinheiro.
Os separatistas de Donetsk, apoiados militarmente por Moscou, enfrentam Kiev desde 2014. As forças insurgentes participam na ofensiva militar russa na Ucrânia.