Mattis ressaltou que o líder norte-coreano Kim Jong-un se comprometeu a cumprir com essa medida durante a reunião, em 12 de junho, com o presidente Donald Trump.
Ele disse que o Comando das Nações Unidas na Coreia do Sul está de prontidão para receber os restos mortais.
"Estamos simplesmente de prontidão para as atividades diplomáticas", disse ele a jornalistas. "Estamos otimistas de que isso começará", acrescentou.
Mais de 35 mil norte-americanos foram mortos na península coreana durante a guerra, que terminou em um armistício sem tratado de paz.
O Pentágono ainda afirma que Pyongyang indicou várias vezes que possui 200 conjuntos de restos mortais que podem ser de soldados norte-americanos que morreram na guerra. Mas autoridades do Pentágono alertaram que não está claro o quanto a Coreia do Norte está se preparando para entregá-los.
Os restos mortais teriam que passar por uma verificação inicial na Coreia do Sul para confirmar que eles são restos humanos.
Em seguida, eles serão transferidos para o Havaí, onde os cientistas forenses militares tentarão identificá-los.
Entre 1990 e 2005, 229 conjuntos de restos do norte foram repatriados, mas essas operações foram suspensas quando os laços entre os dois países se deterioraram com o esforço contínuo de Pyongyang para desenvolver armas nucleares.