Uppgiften kommer från en person vid presidentkansliet i Sydkorea, rapporterar den sydkoreanska nyhetsbyrån Yonhap.
Pompeo säger dock att han inte har med sig uppdraget att få de tre fängslade amerikanska medborgarna frigivna.
Besöket sägs främst handla om att planera det stundade toppmötet mellan ländernas ledare, Nordkoreas diktator Kim Jong-Un och USA:s president Donald Trump.
”En fin gest”
Pompeo hoppas dock att Nordkorea ”gör det enda rätta”. Han säger att USA har bett om en frigivning under 17 månader.
– Vi ska tala om det igen i dag. Det vore en fin gest om de valde att göra det, sade han, ombord på planet på väg dit.
Pompeo var i Nordkorea redan i påskas då han fortfarande var CIA-chef. Han träffade då Nordkoreas ledare Kim Jong-Un.
De tre amerikanska fångarna Kim Dong-Chul, Kim Hak-Song och Kim Sang-Duk, som också kallas Tony Kim, sitter fängslade anklagade för spioneri och ”fientliga handlingar”.
Enligt obekräftade uppgifter har de redan förflyttats från ett arbetsläger till ett hotell i närheten av Nordkoreas huvudstad.
Trump hintade nyligen om att frigivningen kan vara nära, och hans advokat Rudy Giuliani sade i helgen att det finns stora chanser att amerikanerna friges inom de närmsta dagarna.
Student i koma
Enligt vad TT tidigare har erfarit har Sverige spelat en huvudroll i arbetet med att få fångarna släppta. När Nordkoreas utrikesminister Ri Yong-Ho i mars besökte Sverige handlade mötet i huvudsak om de tre fångarna. Sverige, som till skillnad från många länder har diplomatiska förbindelser med det slutna Nordkorea, har ett skyddsmaktsuppdrag för USA.
I somras släpptes den amerikanske 22-årige studenten Otto Warmbier efter att ha suttit fängslad i Nordkorea. Han var i koma när han anlände hem, och avled efter några dagar.
Det är bestämt både var och när toppmötet mellan Kim och Trump ska äga rum, men det har inte gjorts offentligt. Trump har sagt att ”klockslaget, datumet – allt är bestämt”, och även mötespunkterna.
Fakta: Tidigare släppt student
Otto Warmbier studerade på University of Virginia när han i januari 2016 greps på flygplatsen i Pyongyang, på väg hem efter en gruppresa i den slutna diktaturen Nordkorea.
Nordkoreanska myndigheter förklarade att de hade övervakningsbilder som visar hur Warmbier försöker stjäla en propagandaskylt på ett hotell. Han befanns skyldig till att ha begått en ”fientlig handling” mot landet och dömdes i mars 2016 till 15 års straffarbete.
Nordkorea har sagt att Warmbier blev sjuk av botulism efter rättegången och hamnade i koma efter att ha tagit en sömntablett. Amerikanska läkare har dock inte hittat några bevis på aktiv botulism, en sällsynt sjukdom som orsakas av dålig mat eller ett smutsigt sår. Läkarna kunde konstatera att Warmbier hade omfattande hjärnskador och inte tycktes reagera på signaler från omgivningen.
Warmbier flögs hem den 13 juni och avled några dagar senare.