As chamas foram controladas pelos bombeiros por volta das 19:00 locais (18:00 em Lisboa), que utilizaram mangueiras de incêndio para pulverizar a fachada da catedral com água, de acordo com a agência France-Presse.
Vários vídeos surgiram nas plataformas sociais, nos quais é possível ver a catedral em chamas.
"Acabámos de apagar o fogo. Acabou. O telhado desapareceu, é um desastre", afirmou o bombeiro Alfredo Abeso à AFP.
Um outro bombeiro assinalou que "o telhado inteiro desapareceu" e que "o interior ardeu".
A catedral estava encerrada ao público desde 07 de janeiro para obras de renovação.
As autoridades ainda não anunciaram se há vítimas a registar devido ao incêndio.
Construída entre 1897 e 1916, com um estilo neogótico, a catedral de Santa Isabel é um dos principais pontos turísticos da Guiné Equatorial.
No Twitter, a embaixada de França em Malabo partilhou uma mensagem em que comparou o incêndio com aquele que atingiu a Catedral de Notre-Dame, em Paris, em abril.
"O incêndio que assolou a Catedral de Santa Isabel lembra-nos cruelmente aquele que assolou Notre-Dame de Paris, em abril passado", escreveu a embaixada de França em Malabo, acrescentando: "Partilhamos a emoção dos nossos amigos de Malabo e da Guiné Equatorial e esperamos que o fogo possa ser controlado rapidamente".