A embarcação afundou em águas internacionais, a 47 milhas náuticas (87 quilômetros) da costa da Grécia, anunciou a Guarda Costeira.
Após uma ampla operação, dificultada pelos fortes ventos, 104 pessoas foram resgatadas.
O porta-voz da Guarda Costeira, Nikolaos Alexiou, declarou à televisão estatal ERT que os trabalhos de buscas e resgate continuariam durante a noite.
Segundo ele, o barco naufragou em "uma das áreas mais profundas do Mediterrâneo".
"Centenas" de migrantes poderiam estar na embarcação, disse à AFP uma fonte do Ministério grego das Migrações.
"Tememos que haja uma número muito maior de pessoas desaparecidas", acrescentou a fonte.
No entanto, é impossível saber o "número exato" de pessoas a bordo, indicou o porta-voz, embora tenha afirmado que a embarcação estava "sobrecarregada".
"O barco pesqueiro tinha entre 25 e 30 metros de comprimento. Sua cobertura estava cheia de gente e concluímos que dentro estava cheio" também, declarou à rede ERT.
Os sobreviventes são principalmente da Síria, Paquistão e Egito, precisou Alexiou.
A Grécia já sofreu muitas tragédias com embarcações, muitas vezes precárias e sobrecarregadas, mas este é o pior balanço desde um naufrágio em 3 de junho de 2016, no qual morreram ou desapareceram ao menos 320 pessoas.
A operação de resgate teve a participação das patrulhas da Guarda Costeira, de uma fragata da Marinha grega, de um avião e um helicóptero da Força Aérea, além de seis barcos que já estavam na região.
- Passageiros "recusaram ajuda" -
Segundo a imprensa grega, cerca de 30 pessoas foram levadas ao hospital do porto, embora até agora, a informação da Guarda Costeira seja de quatro hospitalizados.
Um avião de vigilância da agência europeia Frontex detectou a presença da embarcação na tarde de terça-feira, mas os passageiros "recusaram a ajuda", de acordo com um comunicado divulgado pelas autoridades portuárias gregas.
As autoridades gregas informaram que, no momento do naufrágio, nenhuma pessoa a bordo usava colete salva-vidas.
Tudo indica que o barco partiu da Líbia e tinha a Itália como destino, segundo as autoridades.
Também nesta quarta-feira um veleiro em dificuldades, com 80 migrantes a bordo, que navegava nas proximidades de Creta também foi resgatado e rebocado pela Guarda Costeira até o porto de Kaloi Limenes, no sul da ilha, perto da Líbia, informou a polícia portuária grega.
Grécia, Itália e Espanha são os principais destinos de dezenas de milhares de pessoas que tentam chegar à Europa, partindo da África e do Oriente Médio.
Com uma longa fronteira marítima, a Grécia é uma rota frequente de imigrantes procedentes da vizinha Turquia. O país enfrenta crescentes tentativas de entrada por vias próximas das ilhas Cíclades a até o Peloponeso, para evitar as patrulhas no Mar Egeu, mais ao norte, cenário de muitos naufrágios, muitas vezes fatais.
A presidente grega, Katerina Sakellaropoulou, visitou o porto de Kalamata e conversou com outras autoridades sobre as tarefas de resgate e o alojamento que será proporcionado aos sobreviventes.
A presidente da Comissão Europeia, Ursula von der Leyen, declarou estar "profundamente triste" com a notícia e "muito preocupada com o número de pessoas desaparecidas".
"Devemos continuar trabalhando juntos, com os Estados-membros e com países terceiros, pare evitar este tipo de tragédia", afirmou.