Gina Haspel, der er leder for CIA, overhørte under et besøg i Tyrkiet i denne uge en båndet optagelse af, hvordan den saudiske journalist Jamal Khashoggi blev myrdet.
Det oplyser to kilder, der ønsker at forblive anonyme, til nyhedsbureauet Reuters.
Repræsentanter for amerikanske CIA og den tyrkiske efterretningstjeneste vil ikke kommentere sagen.
Saudi-Arabien benægtede i første omgang, at Khashoggi blev myrdet, da han 2. oktober gik ind på det saudiarabiske konsulat i den tyrkiske by Istanbul. Men siden meddelte den saudiarabiske regering, at hans død skyldes et forkludret forsøg på at få ham hjem til Saudi-Arabien.
Flere oplysninger tyder dog på, at op mod 18 saudiarabiske agenter var sendt til Istanbul med det eneste formål at slå den kritiske journalist ihjel.
Torsdag kalder den øverste saudiske anklager, Saud al-Mojeb, ifølge AFP drabet på Khashoggi for overlagt.
Anklageren er blevet præsenteret for beviser fra de tyrkiske myndigheder, som tager del i den fælles efterforskning af mordet sammen med de saudiarabiske myndigheder.
Forklaringen står i modsætning til tidligere saudiarabiske forklaringer, hvor det er blevet hævdet, at drabet er sket som følge af en ulykke.
Tyrkiets præsident, Recep Tayyip Erdogan, har afvist forklaringerne. Han har bedt Saudi-Arabien om at være mere sandfærdige.
Haspel kom til Tyrkiet mandag. Her skal hun ifølge de to kilder have hørt lydoptagelsen af drabet på Khashoggi.
Tidligere har repræsentanter for Tyrkiet oplyst, at der findes en lydoptagelse af, hvordan Khashoggi blev slået ihjel. Det skulle være sket, umiddelbart efter at han var trådt ind på det saudiarabiske konsulat.
Men der er ingen oplysninger om, hvordan Tyrkiet skulle være kommet i besiddelse af optagelsen.
Tyrkiets udenrigsminister, Mevlüt Çavusoglu, har oplyst, at hans land har delt nogle af oplysningerne om journalistens død med andre parter, som har været interesseret i forløbet.
Han siger torsdag, at Tyrkiet ikke har planer om at overgive sagen til en international domstol. Men Tyrkiet vil gerne dele informationer, hvis en international undersøgelse indledes.
/ritzau/