El sospechoso, un hombre de 40 años de una localidad cercana, fue abatido por las fuerzas del orden tras el ataque, informaron autoridades, sin especificar un motivo.
El presidente estadounidense, Donald Trump, calificó el tiroteo de «horrendo».
«Este parece ser otro ataque dirigido contra los cristianos de Estados Unidos», escribió en su plataforma Truth Social.
Imágenes del lugar mostraban a socorristas llevando a personas en camillas y una gran columna de humo oscuro salir de la Iglesia de Jesucristo de los Santos de los Últimos Días, en Grand Blanc, una localidad en las afueras de la ciudad de Flint.
El jefe de la policía local, William Renye, declaró a periodistas que el sospechoso condujo su vehículo por la puerta principal de la iglesia y luego comenzó a disparar contra las personas que se encontraban en el interior con un rifle de asalto.
En ese momento, había «cientos de personas dentro de la iglesia» que asistían al servicio religioso, dijo.
Las autoridades creen que el hombre armado también incendió deliberadamente la iglesia antes de ser abatido por los agentes que acudieron al lugar, dijo Renye.
El funcionario dijo que diez víctimas de los disparos fueron trasladadas al hospital y una de ellas murió.
Agregó que el incendio fue extinguido, pero se espera hallar más víctimas «una vez que aseguremos la escena».
«Mi esposo escuchó gente gritar, una señora pidiendo ayuda», dijo a la AFP una mujer que vive cerca de la iglesia.
El jefe del FBI, Kash Patel, dijo que agentes de la policía federal ya se encuentran en el lugar para apoyar la investigación.
«La violencia en un lugar de culto es un acto cobarde y criminal», afirmó Patel.
La fiscal general de Estados Unidos, Pam Bondi, dijo que había sido informada sobre el incidente.
