Säkerhetsstyrkor har spärrat av området kring hotellet och eld från automatvapen har hörts inifrån byggnaden.
Säkerhetskällor säger att det är ett tiotal islamistiska extremister som attackerat hotellet och att skottlossning pågår på sjunde våningen.
Enligt en kommuniké från Radisson ska 140 gäster och 30 anställda hållas instängda.
Ögonvittnen säger till den franska tv-kanalen France 24 att angriparna tog sig in på hotellet i en bil med diplomatskyltar.
I augusti dödades tolv personer, varav flera FN-anställda, vid ett dygnslångt gisslandrama på ett hotell i staden Sévaré.
Sverige bidrar till FN-insatsen Minusma i Mali med ett underrättelseförband på cirka 250 personer. Svenskarna, liksom många andra FN-förband, har sin bas i utkanten av Timbuktu, 70 mil nordost om huvudstaden Bamako.
Flygbolaget SAS var till 2009 en stor delägare i hotellkedjan Radisson.