Vid en genomsökning i tonåringens hem i sydöstra Frankrike hittades handskrivna papper i vilka han svor trohet till IS, säger en poliskälla.
Pojken ska ha erkänt att han planerade en terroristattack genom att använda skjutvapen eller ett explosivt bälte i La Défense, ett kontorsstadsdel i Paris där bland annat tävlingar i simning och vattenpolo avgörs OS.
Åklagarkontoret för antiterroristverksamhet säger att man arbetar med att få klarhet i tonåringens exakta intentioner.
Även Frankrikes underrättelseorganisation DGSI gör en utredning.
OS i Paris invigs den 26 juli.
Säkerhetsarbetet inför sommarspelet är mycket stort. I mars höjde Frankrikes regering terrorhotet i landet till högsta nivå. Och för en tid sedan sade presidenten Emmanuel Macron att det kan bli tal om att flytta invigningen från båtfärden på Seine till en arena på grund av säkerhetsrisken.
