Anklagelserna gäller påstådda påtvingade missfall som lidits av ett offer.
Ariel Castro, 52, ställdes inför rätta tidigare för kidnappningen och våldtäkten av Amanda Berry, 27, Gina DeJesus, 23 och Michelle Knight, 32.
Fru Berry rymde på måndagen och kunde slå larm.
På torsdag sa distriktsåklagare Tim McGinty att mordåtalen baserades på bevis från Michelle Knight att mr Castro hade impregnerat henne, sedan fysiskt misshandlat och svältt henne för att framkalla fem missfall medan hon hölls fången i hans hus i Cleveland.
"Jag tänker helt och hållet söka åtal för varje handling av sexuellt våld, våldtäkt, varje dag av kidnappning, varje brottsligt angrepp, alla hans försök mord, och varje handling av grovt mord han begått genom att avsluta graviditeter som gärningsmannen förevigade mot gisslan," Mr McGinty berättade en nyhetskonferens.
"Mitt kontor kommer också att inleda en formell process där vi utvärderar för att söka åtal som kan komma i fråga för dödsstraff.
"Den här kidnapparen opererade en tortyrkammare och ett privat fängelse i hjärtat av vår stad", tillade han.
Tidigare på dagen dök Castro upp i rätten i Cleveland, handfängslad och klädd i blå overall. Han bad inte om ursäkt.
Han är anklagad för fyra kidnappningar, som täcker de tre första kidnappningsoffren och Jocelyn, fru Berrys sexåriga dotter, som tydligen avlades och föddes i fångenskap.
Den tidigare busschauffören i skolan utsätts också för tre våldtäkter, en mot varje kvinna.
Bail sattes till $8m (5,1m), vilket innebär att han kommer att förbli i förvar.
Han har placerats på självmordsvakten och kommer att hållas isolerad, berättade hans advokat Kathleen DeMetz reportrar.
Enligt CBS News erkände Castro sina brott i ett långt, handskrivet brev som hittades i huset, vilket utredarna tror kan ha varit tänkt som ett självmordsbrev.
I 2004-daterade brevet sade han att han hade blivit våldtagen som barn av sin farbror och också misshandlades av sina föräldrar, berättade en brottsbekämpande källa det amerikanska nätverket.
Enligt uppgift kallade Castro sig själv ett "sexuellt rovdjur", men han bad också att få donera alla sina pengar till sina offer efter sin död.
Under tiden bad Castros mor om förlåtelse från hennes sons påstådda offer.
"Jag har en sjuk son som har begått något mycket allvarligt. Jag lider väldigt mycket," Lillian Rodriguez berättade reportrar på torsdag. "Må de unga damerna förlåta mig."
Ariel Castros två bröder, Pedro och Onil, infann sig också i domstol på orelaterade anklagelser. De hade gripits, men polisen hittade inga bevis som kopplade dem till brottet.
Pedro Castro bötfälldes 100 dollar för offentligt drickande, medan två mindre åtal mot Onil Castro lades ner.
På torsdag var Castros dotter Arlene en av de sista som träffade Gina DeJesus innan hon försvann 2004 när hon var 14 år och grät under en TV-intervju.
Hon beskrev sig själv som "förtvivlad, generad, mest förkrossad", och bad om ursäkt till Isabelle DeJesus.
De tre kvinnorna kidnappades efter att ha tagit emot skjutsar från Castro, enligt en läckande polisrapport.
De sade till myndigheterna att de bara kunde komma ihåg att de var ute två gånger under sin tid i fångenskap.
Cleveland stadsfullmäktige Brian Cummins sade att kvinnorna hade sagt till polisen att de bara hade gått så långt som ett garage på egendomen, förklädd i peruker och hattar.
Cummins, som citerade polisinformation, sade att offren hade hållits åtskilda inne i huset tills deras fångvaktare ansåg att han hade tillräcklig kontroll för att tillåta dem att mingla.
Fru Berry, vars försvinnande 2003 dagen före hennes 17-årsdag fick stor publicitet i lokala medier, återvände till sin systers hem på onsdag.
Några timmar senare kom Gina DeJesus, som försvann 2004 vid 14 års ålder, också hem.
Ms Knight, som var 20 år när hon försvann 2002, ligger fortfarande på sjukhus, i gott skick.
Ohio åklagare har sagt att de planerar att söka grov mordanmälning som kan medföra dödsstraff mot mannen misstänkt för fängslande tre kvinnor i ungefär ett decennium.