Det opplyser en kilde med kunnskap om saken til den amerikanske avisa Wall Street Journal.
Ifølge avisas kilde var det en forbindelse mellom Kim Jong-nam og den amerikanske etterretningsorganisasjonen.
Kim Yong-nam skal ha hatt flere møter med agenter fra CIA, ifølge kilden.
Kim Yong-nam ble overfalt av to kvinner på flyplassen i Malaysias hovedstad Kuala Lumpur 13. februar 2017 og fikk smurt nervegift i ansiktet. Han døde kort tid etter.
- Les:
Attentat på flyplass
En av de to kvinnene, vietnamesiske Doan Thi Houng, erklærte seg skyldig i å ha skadd Kim Jong-uns halvbror, men hun erkjente ikke å ha drept han.
De to kvinnene har tidligere forklart at de trodde at de var med i en spøk med skjult kamera.
I mai i år ble begge de to kvinnene satt fri. Både Sør-Korea og USA har beskyldt Nord-Korea for å ha tatt livet av Kim Jong-nam.
Fire nordkoreanske er etterlyst for drapet og de er fortsatt på frifot.
- Les:
Uklare detaljer
Detaljene rundt relasjonen mellom Kim og CIA er svært uklare, der flere tidligere offentlige ansatte i USA har uttalt at Kim neppe ville ha hatt mye informasjon å komme med, ettersom han i årevis hadde bodd utenfor Nord-Korea, uten kontakt med maktnettverket i hjemlandet.
Samtidig har det blitt påpekt at Kim, som for det meste oppholdt seg i den kinesiske enklaven Macau, ganske sikkert var i kontakt med sikkerhetsapparatet sentralt i andre land, særlig Kina.
CIA ønsker ikke å kommentere saken. Heller ikke kinesiske myndigheter har benyttet anledningen til å si noe om påstandene.