"Un groupe de terroristes a lancé une attaque désespérée qui a été repoussée", a indiqué l'agence de presse officielle saoudienne SPA, citant un porte-parole des services de sûreté de l'Etat.
Trois policiers ont été légèrement blessés et une enquête a été lancée pour identifier les assaillants, a ajouté cette source.
Selon le quotidien saoudien Asharq al-Awsat, l'attaque a visé une section du service de sûreté de l'Etat à Zulfi, à 260 km au nord de Ryad, au coeur d'une région sunnite.
Les assaillants ont tenté de forcer leur passage en lançant un véhicule contre la barrière de sécurité protégeant le QG, selon cette source.
Deux des assaillants ont mis pied à terre et ouvert le feu sur les policiers qui ont riposté, les tuant. Un troisième a tenté de prendre la fuite mais a également été abattu, tandis qu'un quatrième a péri en actionnant une ceinture d'explosifs qu'il portait.
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L'EI a revendiqué l'attaque dimanche soir via son organe de propagande Amaq.
"Les auteurs de l'attaque sur le siège de la Sécurité de l'Etat dans la ville de Zulfi, au nord-ouest de Ryad, sont des combattants (du groupe) Etat islamique", indique le groupe jihadiste sunnite.
Les forces de sécurité en Arabie saoudite ont été visées par de nombreuses attaques jihadistes ces dernières années revendiquées notamment par l'EI et Al-Qaïda.
Le pays est également le théâtre d'accrochages sporadiques entre forces de l'ordre et des activistes chiites dans les provinces de l'ouest saoudien.
Le chef de l'EI Abou Bakr al-Baghdadi avait ces dernières années appelé à des attaques en Arabie saoudite, membre de la coalition dirigée par les Etats-Unis intervenant en Irak et en Syrie contre les jihadistes depuis 2014.
Le groupe jihadiste sunnite a revendiqué des attaques dans le passé en Arabie saoudite, visant essentiellement les forces de sécurité mais aussi la communauté chiite.
Le 7 avril, deux hommes munis d'explosifs ont été tués et deux arrêtés après avoir mené une attaque contre un barrage des services de sécurité dans une région à majorité chiite de la province Orientale, alors qu'ils essayaient de prendre la fuite.
Cette région est le théâtre de troubles récurrents depuis 2011, année où elle a été secouée par un fort mouvement de contestation dans le sillage du Printemps arabe.
La minorité chiite représente, selon des estimations, entre 10 et 15% des 32 millions de Saoudiens, mais le pouvoir, dirigé par une dynastie sunnite, ne publie aucune statistique officielle.
