Ytterligare sex soldater skadades i angreppet, uppger säkerhetskällor.
Attacken genomfördes i regionen Tahoua i det västafrikanska landet.
Det är inte känt vilken grupp som låg bakom bakhållet på lördagen. Väpnade grupper med kopplingar till terrorrörelserna IS och al-Qaida är dock aktiva i den aktuella regionen.
Olika terrorgrupperingar i Niger har dödat hundratals militärer och civila sedan 2018, då extremiströrelser i Mali började få stort inflytande även i grannländerna. Terrorrörelser kontrollerar nu stora områden i Niger och Burkina Faso, båda med gräns mot Mali.
Rättelse: I en tidigare version angavs fel antal dödade i rubriken.