Enligt överenskommelsen, som nu slutbehandlas, ska Kina stoppa flödet av både fentanyl och de ämnen som behövs för att tillverka den syntetiska drogen.
I gengäld ska Biden-administrationen häva de befintliga restriktionerna för Kinas kriminaltekniska polisinstitut, en organisation som USA hävdat är ansvarig för kränkningar av mänskliga rättigheter.
Avtalet ska enligt Bloomberg tillkännages på onsdagen när Xi och Biden möts vid sidan av Apec-mötet i San Francisco i USA.
Ett avtal med Kina om fentanylhandeln skulle kunna vara en inrikespolitisk vinst för president Joe Biden inför valet 2024 eftersom hans administration angripits av Republikanerna för hanteringen av fentanylproblemet.
Varken Vita huset eller Kinas utrikesdepartement vill kommentera uppgifterna om ett fentanylavtal.