Bilderna visar att beväpnade män misshandlade och sköt en grupp fångar som kröp ner på golvet.
Det har påståtts att islamistiska militanter utförde attacken efter att ha beslagtagit armékontroller på torsdag.
Obekräftade rapporter säger att trupper nu har lämnat alla baser nära den strategiska norra staden Saraqeb.
Staden ligger nära huvudvägarna som förbinder Aleppo med Damaskus och kuststaden Latakia.
Under torsdagen fortsatte armén sina flyganfall över Syrien.
Mer än 150 personer uppges ha dött i strid, sade det syriska observatoriet för mänskliga rättigheter (SOHR), en brittisk aktivistgrupp.
SOHR sade att bland offren fanns mer än 70 regeringssoldater, 43 civila och 38 rebeller.
Påståendet har inte kontrollerats självständigt.
Andra utvecklingstendenser:
De påstådda skottlossningarna ägde rum efter att rebellerna hade passerat de strategiska armékontrollerna mellan på torsdag.
Videon visar agiterade rebeller som sparkar och driver soldater eller regeringsvänliga miliser, som lokalt kallas "shabiha", till marken inne i en av de beslagtagna byggnaderna. Skott avfyras sedan in i den böljande massan av kroppar.
Rupert Colville, från FN:s högkommissarie för mänskliga rättigheter, sade att offren "inte längre var stridande och att det därför vid denna tidpunkt ser ut som ett krigsbrott".
Han tillade att videon, om den visade sig vara äkta, nästan säkert skulle ingå i ett framtida åtal.
Rättighetsgruppen Amnesty sade i ett uttalande: "Denna chockerande film skildrar en potentiell krigsförbrytelse som pågår, och visar på en fullständig nonchalans för internationell humanitär rätt av den beväpnade gruppen i fråga."
Ingen grupp har hittills erkänt genomförandet av de påstådda morden.
Men en rebellkämpe från Idlibprovinsen, Abu Abdul Rahim, berättade för Guardian att en Salafi-jihadistgrupp låg bakom morden, som han sade hade inträffat i al-Nayrab, väster om Saraqeb.
Han sade att Salafister från Dawoodbrigaden och Suqur al-Sham inte svarade inför något militärråd som var anslutet till rebellernas fria syriska armé.
I månader har aktivister rapporterat liknande summariska mord av regeringsstyrkor praktiskt taget varje dag.
Men det har förekommit allt större bevis på att liknande taktik används även av vissa rebellgrupper, även om många har undertecknat en uppförandekod som förbjuder sådana övergrepp, säger BBC:s Jim Muir i grannlandet Libanon.
USA:s utrikesminister Hillary Clinton varnade tidigare för att radikala islamistiska stridande försökte kapa den syriska revolutionen.
Kommentarerna har fått ett argt svar från vissa oppositionsledare, som säger att det är yttervärldens misslyckande att stödja upproret med praktisk hjälp som har lämnat fältet öppet för radikalerna.
SOHR säger att mer än 36 000 människor har dödats sedan protesterna mot president Bashar al-Assad bröt ut i mars 2011.
SOHR är en av de mest framträdande organisationerna som dokumenterar och rapporterar incidenter och förluster i den syriska konflikten. Den säger att dess rapporter är opartiska, även om dess uppgifter inte kan verifieras oberoende av varandra.
En video som visar att syriska rebeller mördar soldater eller regeringsvänliga miliser kan vara bevis på ett krigsbrott, har FN sagt.