Både Sky Sports og BBC hevder å ha gode kilder på at avtalen er i boks.
Pereira har siden februar ledet Al-Shabab i Saudi-Arabia. Nå flytter han angivelig til England og blir Premier League-manager.
Wolves må betale hans tidligere arbeidsgiver en solid kompensasjon for å løse ham fra kontrakten. Avtalen med Al-Shabab strakte seg i utgangspunktet til sommeren 2025.
O'Neil mistet søndag trenerjobben i klubben etter en rekke svake resultater. Wolves ligger nest sist på tabellen og har sluppet inn flest mål av alle 20 klubber.
Vitor Pereira startet trenerkarrieren i Porto i 2011 og har siden det ledet en rekke klubber i flere ulike land. Han har vært trener i Olympiakos (Hellas) og Fenerbahçe (Tyrkia) samt Corinthians og Flamengo i Brasil.
Neste kamp for Wolverhampton er mot Leicester lørdag.
(©NTB)