De to lande har tidligere været uenige om løsninger på den syriske konflikt, men nu starter de samarbejde.
Et tyrkisk-amerikansk program til træning af moderate syriske oppositionsgrupper kan indledes allerede i starten af marts, siger Tyrkiets udenrigsminister, Mevlüt Cavusoglu.
USA og Tyrkiet underskrev torsdag en aftale om at udstyre oprørssoldater med våben og starte et træningsprogram for at uddanne de væbnede oprørere til kampen mod Syriens præsident, Bashar al-Assad.
De moderate oprørere vil også modtage træning i at kæmpe mod den yderliggående bevægelse Islamisk Stat.
De to lande har tidligere været uenige i spørgsmålet om, hvorvidt træningsindsatsen af oprørerne både skal være rettet mod deres kamp mod Islamisk Stat og Assads styre.
Det amerikanske militær har tidligere sagt, at det planlægger at sende mere end 400 soldater, herunder specialstyrker, for at træne moderate syriske oprørere i træningslejre uden for Syrien som et led i indsatsen mod Islamisk Stat - ikke mod Assads styre.
Foruden Tyrkiet har Saudi-Arabien og Qatar tilbudt at lægge jord til træningslejrene.
Tyrkiet håber, at træningen af de syriske oprørere vil styrke den splittede og svækkede syriske opposition i kampen mod præsident Bashar al-Assad.
I Nato-samarbejdet er USA og Tyrkiet henholdsvis størst og næststørst målt på soldaterstyrken.