Ansökan ska ha lämnats in i New York visar dokument daterade 16 september.
Chapter 15 i den amerikanska konkurslagstiftningen innebär bland annat att utländska företag skyddas från stämningar av långivare.
Thomas Cook är just nu i färd med att säkra ett större räddningspaket där bland annat kinesiska Fosun går in med kapital. En omröstning om finansieringen ska ske den 27 september.
