Enligt tyska medier kommer Dortmund att betala Köln fem miljoner euro, vilket motsvarar cirka 50 miljoner kronor, för anfallaren.
Klubben har tidigare meddelat att Haller kommer att saknas på obestämd tid.
"Mot bakgrunden av Sébastien Hallers sjukdom är vi glada att vi med kort varsel kunde addera en anfallare som Anthony Modeste i vår trupp. Ett rutinerat proffs som känner Bundesliga mycket väl och som gjorde 20 mål förra säsongen", säger Sebastian Kehl, Dortmunds sportchef, till klubbens webbplats.
Den 34-årige fransmannen har undertecknat ett ettårigt avtal.
Inför säsongen sålde Dortmund sin norska stjärnanfallare Erling Haaland till Manchester City. Han ersattes då av ivorianen Haller.