Tidigare rysk antidopningsagent Vitaly Stepanov gjorde anspråk på CBS-nätverkets 60-minutersprogram.
Han berättade om en mörkläggning av Grigory Rodchenkov, den tidigare chefen för Moskvas antidopningslaboratorium.
Rysslands idrottsministerium sade att det var "säkert om öppenhet doping kontroll" i Sotji.
Rodchenkov intervjuades inte av programmet, som sändes på söndagen, men 60 Minuters journalister sade att de hade lyssnat på inspelningar av honom som talade till Stepanov.
BBC har inte kunnat kontrollera de påståenden som gjorts i programmet på ett oberoende sätt.
Stepanov sade Rodchenkov till honom att agenter från Rysslands säkerhetstjänst, FSB, "arbetade som dopingkontrolltjänstemän under Sotjispelen" och "försökte kontrollera varenda steg i antidopningsprocessen i Sotji".
Han hävdade vidare att han hade fått höra att fyra ryska guldmedaljörer vid spelen använde steroider.
World Anti-doping Agency (Wada) har sagt att den kommer att undersöka de nya anklagelserna.
Ryska idrottare har redan förbjudits från internationell konkurrens av idrottsvärldens styrande organ, International Association of Athletics Federations (IAAF), efter en Wadakommissionsrapport påstås "statssponsrad" doping i landet.
I samma rapport sades det att Rodchenkov var delaktig och bad om och tog emot mutor och förstörde blod- och urinprov. Han avgick senare från sin roll som chef för Moskvalabbet.
Stepanov och hans fru, bannlysta idrottare Yuliya Stepanova, var de viktigaste visselblåsarna i en serie tyska TV dokumentärer i 2014 som hävdade "99%" av ryska idrottare doping. Dessa påståenden ledde till att Wadas oberoende kommission tillsattes.
IAAF sammanträder nästa månad för att bedöma om Ryssland har gjort tillräckligt för att ta itu med sin dopningskultur innan landet tillåts delta i de olympiska spelen i Rio i augusti.
En talesman för det ryska idrottsministeriet sade att en fullständig undersökning hade genomförts av "alla berörda parter" sedan Stepanovs ursprungliga påståenden och att man hade kommit överens om en "färdplan" med Wada för att "garantera oberoendet och insynen i dopingkontrollen i Ryssland".
Det tillade: "Vi är också säkra på öppenhet doping kontroll under 2014 olympiska spelen. Förutom ryska specialister hade labben och doping kontrollstationer i Sotji utländska experter.
"Dessutom ledde ett team av oberoende observatörer dopningskontrollen dagligen under spelen."
En whistleblower har anklagat ryska underrättelseagenter för att vara antidopningspersonal för att dölja fusk vid vinter-OS 2014 i Sochi.