Oliver Schmidt, tidigare chef för VW:s ingenjörs- och miljökontor i USA, medgav att han deltog i ett försök till mörkläggning efter det att tillsynsmyndigheterna ställde frågor om "defeat-enheter".
Han möter upp till sju år i fängelse och upp till 400.000 kronor (306.000 pund) i böter.
Skandalen har kostat Volkswagen så mycket som 25 miljarder dollar.
Amerikanska åklagare säger att Volkswagen installerade särskild programvara i vissa dieselfordon som gjorde det möjligt för dem att prestera bättre under utsläppsprovningar än de gjorde under normala körförhållanden.
Utsläppen var ibland 30 gånger högre än vad som är tillåtet enligt USA:s regler.
Volkwagen sålde nästan 600 000 fordon med apparaterna i USA mellan 2006 och 2015 och cirka 11 miljoner globalt. Anklagelserna har också lett till sonder i andra länder.
Volkswagen: Skandalen förklarade
VW papper kastar ljus över utsläpp skandal
Dieselbilar: Vad handlar allt ståhej om?
Schmidt informerades om att utrustningen hade installerats 2015, efter att en icke vinstdrivande enhet i USA hade exponerat diskrepanser och tillsynsmyndigheter konfronterat företaget, enligt domstolsbeslut.
Schmidt, som greps när han reste i Miami, var en av sex personer som åtalades för detta i januari.  De andra bor i Tyskland.
USA tog också betalt av en före detta chef på Audi - som ingår i Volkswagen - i juli.
En Volkswagen ingenjör förra året erkände sig skyldig för liknande anklagelser. Hans dom väntas senare denna månad.
Schmidt, som medgav att han konspirerade för att bedra USA och bryta mot Clear Air Act, kommer att dömas i december.
I utbyte mot Schmidts fällande vädjan, lade de amerikanska åklagarna ner en anklagelse för bedrägeri. Schmidt gick också med på utvisning efter frigivningen.
Volkswagen har gått med på att betala mer än 4 miljarder dollar i böter i USA och att spendera upp till 25 miljarder dollar för att tillgodose fordringar från ägare och andra.
Utsläppsskandalen i USA bidrog till en bredare motreaktion mot dieseldrivna bilar, som en gång ansågs vara mer miljövänliga. Fyra större städer har flyttat för att förbjuda sådana fordon till 2025.
Volkswagen anklagades också nyligen för att samarbeta med andra biltillverkare i ett brott mot EU:s kartellregler.
En före detta Volkswagendirektör har erkänt sig skyldig för sin roll i den tyska biltillverkarens system för att lura USA:s utsläppskrav för dieselbilar.