Upptäckten gjordes på närmare 5 000 meters djup efter en omfattande sökexpedition väster om Howlandön, en atoll mellan Australien och Hawaii i Stilla havet.
Med hjälp av en undervattenfarkost har dykexpeditionen fått med sig en suddig ekolodsbild från djupet. Den sägs visa konturer som stämmer överens med de unika dubbla stjärtvingarna som fanns på Earharts försvunna flygplan, enligt utforskarna.
Även storleken stämmer överens med flygplansmodellen, hävdar de.
Teori om tidsmiss
Amelia Earhart var första kvinna att genomföra en soloflygning över Atlanten. Hon var också första pilot att soloflyga från Hawaii till det amerikanska fastlandet.
Vad som hände henne den 2 juli 1937 är ännu ett mysterium. Earhart hade då tänkt bli första kvinna att flyga jorden runt, men hennes flygplan nådde aldrig fram till Howlandön, dit det var på väg efter att ha lyft från Lae i Papua Nya Guinea.
Många olika teorier har spunnits på planets försvinnande. Men den etablerade uppfattningen är att Earhart, 39, och navigatören Fred Noonan, 44, fick slut på bränsle och kraschade i havet.
Rutten på omkring 4 000 kilometer var en av de sista etapperna på den episka resan.
Företaget bakom expeditionen valde att tillämpa en teori som går ut på att navigatören Noonan glömde att vända tillbaka kalendern när de flög över tidszonerna – så att de navigerade ungefär 100 kilometer längre västerut än avsett.
Sökte hela hösten
Utforskningen har letts av den amerikanske entreprenören Tony Romeo. Han och hans besättning säger sig ha studerat omkring 13 500 kvadratkilometer av Stilla havets botten under ungefär 100 dagar, med start i september förra året.
Till sin hjälp hade de en undervattensdrönare med förmåga att nå de allra mest svåråtkomliga havsdjupen.
Det var först i december, när de gick igenom insamlad data, som de fastnade vid en suddig kontur.
– I slutänden fick vi fram en bild av ett mål som vi väldigt starkt tror är Amelias flygplan, säger Romeo till AP.
Marinarkeologer som nyhetsbyrån har talat med vill se mer innan de slår fast vad det är som har hittats på botten. I ett nästa steg vill utforskarna skicka ned en kamera för att närmare undersöka det eventuella flygplanet.