Kevin O'Malley berättade för RTÃ på Marian Finucane Show att han förväntar sig att resan kommer att ske inom de kommande 12 månaderna.
Barack Obama besökte Irland i maj 2011.
Under resan gick han till sitt fäderneshem i den lilla byn Moneygall, Co Offaly.
O'Malley hyllade president Obama som en "spektakulär ledare och förebild" vars "karaktär är oklanderlig".
"Den sista meningen som president Obama sa till mig på onsdag den här veckan när vi sade adjö var'snälla säg till dem (Irland) att jag kommer'.
Obama lämnar officiellt Vita huset när Donald Trump invigdes den 20 januari.
Den avgående amerikanska presidenten Barack Obama kunde besöka Irland igen efter att han lämnade Vita huset, har den amerikanska ambassadören till Irland sagt.