Ett flygplan som transporterar Jeffrey Fowle, 56, landade vid Wright-Pattersons flygbas tidigt på onsdag.
Fowle hälsades välkommen av sin hustru, sina barn och sina släktingar vid ankomsten.
En amerikansk statstjänsteman sade att byrån arbetade för att säkra frisläppandet av två andra amerikanska medborgare, Matthew Miller och Kenneth Bae, som är kvar i häktet i Nordkorea.
Det fanns tårfyllda scener när mr Fowle återförenades med sin familj.
Hans barn fördes till basen utan att få veta att deras far skulle vara på ett plan hem.
Efter ankomsten sa en talesman för familjen att Fowle mådde bra.
Han behandlades väl av sina fångvaktare, men han har begärt att få vara i fred när han återställs, tillade hans talesman.
När Fowle tillfrågades direkt om hur han kände sig gav han reportrar tummen upp.
USA hade tidigare anklagat Nordkorea för att använda internerade amerikaner som brickor i ett diplomatiskt spel.
Fowle, 56 år, reste in i Nordkorea den 29 april och fängslades i början av juni när han lämnade landet. Han åtalades för brott mot staten.
Han uppges ha lämnat en bibel på toaletten på en restaurang i den norra hamnstaden Chongjin, men hans familj har insisterat på att han inte var på uppdrag för sin kyrka.
Missionärsverksamhet betraktas som ett brott i Nordkorea.
I augusti vädjade han och den andre fångvaktaren Matthew Miller till USA:s regering för att se till att de frigavs.
Som svar på överklagandet lovade de amerikanska myndigheterna att se till att frigivningen av fångarna fick högsta prioritet.
Miller dömdes senare till sex års hårt arbete för att ha begått "fientliga handlingar".
Washington hade försökt skicka representanter på hög nivå för att förhandla om frigivningen av fångarna, men dessa besök ställdes in av Nordkorea under de senaste månaderna.
Pyongyang har förnekat anklagelser om att den använder de arresterade amerikanerna som diplomatiska förhandlingsmarker.
Den amerikanske utrikesministern John Kerry har sagt att det inte fanns "no quid pro quo" i Fowles frigivning den här veckan.
"Vi är mycket oroade över de återstående amerikanska medborgarna som är i Nordkorea, och vi har stora förhoppningar om att Nordkorea kommer att se nyttan av att släppa dem också så snart som möjligt", sade han till reportrar.
En amerikansk medborgare som frigivits från frihetsberövande i Nordkorea har hälsats välkommen till en känslomässig hemkomst i Ohio.