Rufaidaskolan i Dayr al-Balah uppges ha hyst människor som tvingats på flykt på grund av kriget – tusentals enligt lokala uppgifter.
Palestinska Röda Halvmånen rapporterar 28 döda och över 50 skadade. Dödstalet bekräftas av sjukhuset al-Aqsa och en AP-reporter som räknat kropparna på plats. Många kroppar kom till sjukhuset i delar, enligt reportern.
Bland de döda finns enligt uppgifterna kvinnor och barn. Flera medier, däribland Qatarbaserade Al Jazeera, beskriver kaotiska scener på sjukhuset: barn med svåra brännskador, skadade som blir liggande på golvet. På en bild tagen av nyhetsbyrån Reuters syns en ung pojke skrika av smärta på stengolvet, på en annan sträcker en blodig flicka upp sina brännskadade händer mot en sjukskötare.
Läkare uppger att det saknas både utrymme och utrustning för det stora antal offer som anländer.
Israel anklagar terrorstämplade Hamas, som styr i Gaza, för att ha gömt sig bland civila i byggnaden. Militären säger sig ha vidtagit flera åtgärder för att minimera riskerna för civila innan attacken, rapporterar israeliska Haaretz.
Enligt vittnen som AP pratat med fanns en Hamasstyrd polisstation som ansvarade för säkerheten på platsen, men inga poliser ska ha varit närvarande när attacken inträffade.