El diputado, que asistía a la oración del viernes, fue atacado en el interior del templo al término de los rezos y mientras saludaba a otros fieles que se encontraban alrededor.
Un adolescente de 15 años de edad le tiroteó y después hizo estallar una granada de mano y mató a cinco personas más e hirió a doce personas.
"Al Obeidi murió en el acto, y su principal ayudante y sus guardaespaldas resultaron heridos de gravedad y fueron trasladados a un hospital cercano", precisaron las fuentes.
La mezquita se encuentra en la zona de Al Yarmuk, predominantemente suní, en el oeste de la capital.
Los guardas de la mezquita abrieron fuego contra el atacante, que murió alcanzado por los disparos.
Al Obeidi pertenece al Frente Iraquí del Consenso, uno de los socios clave del gobierno chií del primer ministro Nuri al Maliki. También era miembro del comité de derechos humanos del Parlamento y era conocido por su firmeza contra de la tortura.
El ataque de hoy se produce un día después de que el primer ministro, Nuri al Maliki, alertara de un posible repunte del terrorismo ante el comienzo, el próximo 30 de junio, de la retirada de las tropas de EEUU de las ciudades de Irak.
Esta mañana cuatro personas murieron por la explosión de una bomba. El pasado día 10 de junio, 30 personas murieron por otra bomba, esta vez colocada en un mercado.