Legendaren, som är allra bäst på herrsidan med 20 Grand Slam-titlar, har planerat nästa säsong till Wimbledon som tar slut två veckor före OS-turneringen. Han missade OS i Rio 2016 på grund av skador och en operation som förlängde karriären och satte fart på den på nytt.
Federer meddelade sitt beslut på plats i Tokyo när han träffade sin japanska klädsponsor.
– Vid slutet av dagen bestämde sig mitt hjärta: Jag skulle älska att få spela i OS igen, säger Federer enligt AP.
Federer kommer att behöva ett wildcard eftersom han inte spelat i Davis Cup vilket ligger till grund för att kvalificera sig för OS. Han vann guld i dubbel för Schweiz med Stan Wawrinka i Peking 2008 och tog silver i singel i London 2012.