Kayla Mueller kidnappades när han arbetade i Aleppo i Syrien och dog förra året.
Kvinnan åtalad - 25-årige Nisreen Assad Ibrahim Bahar, känd som Umm Sayyaf - är för närvarande i Iraks förvar.
Åklagare säger att Sayyaf höll Mueller fången, vilket tillåter henne att våldtas upprepade gånger av IS-chefen Abu Bakr al-Baghdadi.
Nisreen Bahars man, Abu Sayyaf, beskrivs i ett intyg som IS minister för olja och gas, rapporterar direkt till Bagdadi.
Abu Sayyaf dog i maj när hans läger i Syrien plundrades av amerikanska specialstyrkor.
Hans änka överlämnades till de irakiska myndigheterna för åtal.
I ett uttalande från USA:s justitiedepartement stod det att de stödde åtalet men att de skulle "fortsätta att förfölja rättvisan för Kayla".
"Vi kommer alltid att vara obevekliga i våra ansträngningar att identifiera, lokalisera och arrestera de som är ansvariga för kidnappningar och mord på amerikanska medborgare," sade FBI: s biträdande chef i laddning, Paul Abbate.
Mueller hade rest till Syrien som hjälparbetare när hon kidnappades 2013.
Änkan till en före detta högre ledare i Islamiska staten (IS) gruppen har anklagats för konspiration i döden av en amerikansk gisslan, sade amerikanska myndigheter.