Kryssningsmissilerna har avfyrats från ett ryskt örlogsfartyg, uppger källor för CNN.
Det är inte känt var i Iran missilerna landade. Enligt CNN finns de ryska fartygen i södra Kaspiska havet, vilket gör att den troliga inflygningsrutten går över både Iran och Irak. Minst fyra missiler ska ha kraschlandat i Iran på väg mot Syrien.
Enligt CNN uppges det i amerikanska underrättelserapporter att byggnader skadats och att civila kan ha kommit till skada.
Den amerikanska militära underrättelsetjänsten uppger att fartygen har avfyrat en ny typ av kryssningsmissil, som kallas Kaliber. Det är första gången den används i strid.
Ryska försvarsministeriet har reagerat kraftfullt på uppgifterna från CNN, och har postat en kommentar på Facebook:
"Till skillnad från CNN så citerar vi inte anonyma källor, vi visar våra avfyrningar av missiler och dess träffar av sina mål i realtid. Hur obehagligt och oväntat det än må vara för våra kollegor i Pentagon och Langley, så träffade våra målsökande vapen riktade mot ISIS infrastruktur sina mål."
Nato har tidigare under torsdagen uttryckt oro över Rysslands upptrappade militära aktivitet i Syrien, genom uttalande av Natochefen Jens Stoltenberg.
Samtidigt är försvarsalliansen redo att skicka styrkor till Turkiet.
På väg in till ett möte mellan Natoländernas försvarsministrar i Bryssel sade Jens Stoltenberg att Nato ska diskutera den senaste utvecklingen i Syrien och vad den betyder för medlemsländernas säkerhet.
- Detta är särskilt relevant i ljuset av de ryska flygplanens senaste kränkningar av Natos luftrum, sade han, enligt nyhetsbyrån AFP.
Ryssland har de senaste dagarna intensifierat sina anfall mot olika rebellgrupper i Syrien. I en massiv insats med stridsflyg och kryssningsrobotar har Ryssland gett understöd när regeringstrogna trupper på marken i Syrien försökt återta kontrollen över viktiga områden i de västra delarna av landet.
Men i samband med flyganfallen har Ryssland också inkräktat på turkiskt luftrum, vilket har lett till starka protester från både Nato och Turkiets regering.
Enligt Stoltenberg är Nato redo att skicka styrkor till Turkiet för att försvara sin allierade.
–Nato är redo och i stånd att försvara alla allierade, inklusive Turkiet, mot alla tänkbara hot, sade han.
Ryssland försvarar sin insats i Syrien och säger att landet vill bibehålla sin goda relation med Turkiet.
–När det gäller det ryska flygvapnets operation i Syrien så bidrar våra åtgärder för att skydda Syrien till att säkerställa stabilitet och säkerhet i regionen, sade president Vladimir Putins talesman Dmitrij Peskov, enligt nyhetsbyrån Reuters.
Turkiet har hävdat att bara ett fåtal av den senaste tidens ryska anfall i Syrien har riktats mot extremistiska Islamiska staten (IS). Men Ryssland uppger att kryssningsrobotar som i onsdags avfyrades från stridsfartyg i Kaspiska havet träffade vapenfabriker, kommandocentraler, ammunitionsförråd och träningsläger tillhörande IS, skriver Reuters.
Syriens armé: Består idag av omkring 150 000 man. Den kontrollerar en tredjedel av Syriens yta, bland annat de viktiga provinserna Damaskus, Latakia och Tartus. Hälften av befolkningen i Syrien lever under president al-Assads kontroll.
Regimtrogen milis: Mellan 150 000 och 200 000 man.
Hizbollahmilis: Den shiitiska rörelsen i Libanon stöder al-Assad med upp till 8 000 stridande.
Ryssland: Har en flygbas i Latakia med 34 jakt- och bombplan som dagligen utför bombuppdrag. Enligt ryska medier finns 1 700 ryska soldater i Syrien. Regimens främsta vapenleverantör. Flottbas i Tartus.
Iran: Minst 7 000 soldater från Revolutionsgardet. Militära rådgivare och finansiell hjälp.
Frivilliga från Iran, Irak och Afghanistan.
