Mamman var i 30-årsåldern och barnen var två flickor, 14 och 11 år gamla, samt en pojke som var 12, rapporterar tidningen El País. Barnens pappa och en nioårig lillasyster vårdas på sjukhus liksom ytterligare sex personer som har skadats.
Branden startade vid klockan fyra under natten till onsdag, på bottenvåningen i ett femvåningshus. Den tog tre timmar att släcka.
Vigo ligger i Galicien i nordvästra Spanien och har närmare 300 000 invånare.