De båda misstänks för att ha hjälpt fordonsjätten Nissans före detta styrelseordförande Carlos Ghosn att fly från Japan i fjol.
Ghosn är mot sitt nekande misstänkt i Japan för ekonomiska oegentligheter. Han är medborgare i Libanon, Frankrike och Brasilien och befinner sig i Libanon efter att han lyckades fly från sin husarrest i Japan i december.
I januari utfärdade Japan en arresteringsorder för de båda amerikanerna plus ytterligare en man. De är misstänkta för att ha bistått Ghosn vid flykten och de två amerikanerna greps i Massachusetts på onsdagen.
Turkiska åklagare förbereder ett åtal mot sju personer, varav fyra piloter, för Ghosns flykt till Beirut via Istanbul. Han ska ha burits ombord på ett privat jetflygplan i Japan i en stor svart låda.