Synagogan ligger i Colleyville, som är del av ett storstadsområde som omfattar storstäderna Dallas och Fort Worth. Polisen har omringat byggnaden, tillkallat en insatsstyrka och ligger i förhandlingar med mannen, enligt polisens uppdateringar och rapporter i amerikanska medier.
Mannen ska vara beväpnad och har hävdat att han placerat ut bomber, rapporterar mediekanalen ABC News.
Kräver att systern släpps
Mannen påstår sig vara bror till en pakistansk forskare som 2010 dömdes till 86 års fängelse för mordförsök på amerikanska militärer i Afghanistan, uppger en officiell myndighetskälla till ABC. Han kräver nu att systern släpps fri.
Polisen har ännu inte bekräftat mannens identitet.
I synagogan pågick tidigare en gudstjänst som direktsändes i sociala medier. Tusentals åskådare uppges ha bevittnat händelseförloppet. Innan sändningen togs ned kunde man vagt höra en man raljera argt om olika ämnen samt samtala med polisen, skriver tidningen Fort Worth Star-Telegram.
Inga uppgifter om skadade
Mannen uppges bland annat ha sagt att han inte vill att någon ska komma till skada. Det finns heller inga uppgifter om att någon ska ha skadats.
Det står inte klart hur många personer som hålls kvar i församlingslokalen.
Människor som bor i närheten har evakuerats från sina hem medan insatsen pågår.
Gudstjänsten i synagogan skulle enligt schemat starta klockan 17 svensk tid (10 lokal tid). Polisen gick ut med ett första meddelande om att en insatsstyrka ryckt ut till synagogan vid klockan 18.30.