Kevin Patrick Dawes, 33, kidnappades 2012 när han kom in i Syrien.
Amerikanska tjänstemän berättade Washington Post att den syriska regeringen aldrig erkände fängslande Mr Dawes, men de tror att regeringen eller en ansluten grupp höll honom.
Utrikesdepartementet sa att mr Dawes överlämnades till ryska myndigheter.
Rysslands regering har stött president Bashar al-Assads regering under ett inbördeskrig, som nu är inne på sitt sjätte år.
Den tjeckiska regeringen, som företräder USA:s diplomatiska intressen i Syrien, hjälpte till att säkra hans frigivning.
Utrikesdepartementets talesman John Kirby sade att USA samarbetar med de tjeckiska tjänstemännen för att befria Austin Tice och andra saknade eller fängslade amerikaner i Syrien.
Tice, journalist, försvann i augusti 2012 när han arbetade i Syrien. Han dök upp med ögonbindel i en video en månad efter hans bortförande men har inte hörts av sedan dess.
En amerikansk frilansfotograf som har hållits i Syrien i nästan fyra år har släppts, sade utrikesdepartementet.