Skytten ska ha avlossat sitt vapen från ett fordon i rörelse, uppger den statliga tv-stationen RTS.
Gärningsmannen är inte gripen och det pågår en polisjakt efter honom.
Serbiens inrikesminister Bratislav Gasic säger att skjutningen betraktas som en terroristhandling, rapporterar statliga medier.
Masskjutningen i Mladenovac inträffar en dag efter det att en tonåring skjutit ihjäl åtta skolkamrater och en säkerhetsvakt på en skola i Belgrad.
