Boston slog den inhemska konkurrensen från Los Angeles, San Francisco och Washington DC som skulle läggas fram.
"Vårt mål är att vara värd för olympiska och paralympiska spel som är innovativa, promenadbara och gästfria för alla", säger Boston borgmästare Marty Walsh.
Sista dag för städer att ansöka om värd för spelen är den 15 september.
Internationella olympiska kommittén ska fatta ett beslut 2017.
Sista gången USA var värd för sommarmatcher var i Atlanta 1996, även om Salt Lake City, Utah, var värd för vinterolympiaden 2002.
"Jag vill mycket gärna ta spelen till USA för att dela den otroliga anda av spel med en annan generation av amerikaner, och avancera OS och paralympiska rörelser," sade American IOC verkställande styrelsemedlem Anita DeFrantz.
USA är det tredje landet efter Tyskland och Italien för att officiellt inleda ett anbudsförfarande.
Vid ett IOC-möte i Monaco i december röstade man om en handlingsplan på 40 punkter för att förnya sportföreställningen.
Potentiella värdar kommer att finna det lättare och billigare att bjuda in under de olympiska Agenda 2020-reformerna och evenemangen kan hållas utanför värdlandet eller staden.
Den 28-sporttak för framtida sommar-OS har tagits bort - även om det inte kommer att bli några ändringar i Rio 2016 schemat.
I stället för en 28-sport gräns, varje sommar spel kommer att begränsas till 10 500 idrottare och 310 händelser.
Boston har valts ut av Förenta staternas olympiska kommitté som sin kandidatstad för att vara värd för de olympiska och paralympiska spelen 2024.