Правовою основою українсько-американської співпраці у науково-технічній сфері є двостороння міжурядова Угода про співробітництво у сфері науки і технологій, яка була підписана 4 грудня 2006 року. Її укладення сприяло поглибленню та інтенсифікації зв’язків між науковими установами двох держав, обміну досвідом, інформацією, технологіями у сферах, які становлять взаємний інтерес. Угода, останній раз оновлена у жовтні 2017 року, знаходиться на етапі пролонгації.

Наукові обміни між Україною та США тривають з початку 90-х років та здійснюються переважно на кошти американського уряду. Відповідні програми фінансуються Конгресом, Державним департаментом та Агентством США з міжнародного розвитку та реалізуються через низку американських організацій, зокрема таких, як Рада з міжнародних досліджень та обмінів (IREX), Американські ради з міжнародної освіти, програм «Фулбрайт» та «Відкритий Світ».

В рамках двосторонніх угод у сфері ядерного роззброєння і нерозповсюдження Сполучені Штати продовжують надавати, зокрема через Український науково-технологічний центр, допомогу Україні на перекваліфікацію науковців, задіяних в минулому в програмах створення ЗМЗ. На бюджетні кошти США реалізуються грантові програми в контексті переспрямування їх діяльності у цивільну сферу.

Серед значимих практичних заходів двостороннього співробітництва слід відзначити відкриття на базі Харківського фізико-технічного інституту інноваційної ядерної установки „Джерело нейтронів”. Цей об’єкт призначений для проведення фундаментальних та прикладних досліджень в різних галузях фізики, хімії, біології та медицини. Його будівництво було повністю профінансоване американською стороною у відповідь на відмову України від використання високозбагаченого ядерного палива у наукових цілях. Цей об’єкт відкриває безпрецедентні перспективи для розвитку української ядерної галузі та розвитку співробітництва з іншими державами світу, у т.ч. США.

Зважаючи на актуальність питання забезпечення кібернетичної безпеки держави в умовах зовнішньої агресії, ПУ в США веде постійні консультації з державними органами, неурядовими організаціями та експертним середовищем щодо найбільш ефективних шляхів кооперації у цій сфері.

Правовою основою українсько-американської співпраці у сфері космічних досліджень є міжурядова Угода про співробітництво в галузі мирного дослідження космічного простору, яка була підписана 31 березня 2008 року. В поточний час ведуться переговори щодо подовження терміну дії цієї Угоди.

Прикладом плідної взаємодії двох держав у космічній галузі є проект „Antares”. „Antares” - це ракета-носій, розроблена американською компанією «Orbital Science Corporation» (Orbital-ATK, у 2018 році компанія була придбана корпорацією «Нортроп Грумман») за активної участі КБ «Південне», "Південного машинобудівного заводу ім. Макарова" (обидва з м. Дніпро), "Хартрон-АРКОС" (Харків), "Хартрон-ЮКОМ" (Запоріжжя), "РАПІД" (Чернигів) та ін. Це носій двох ступеней, який призначений для запуску корисних вантажів масою до 8000 кг на навколоземну низьку орбіту.

„Antares” є рідкопаливним ракетоносієм. Перший ступінь ракети спроектований КБ «Південне» і виготовлений ДП «Південмаш» відповідно до контракту, укладеного з «Orbital Sciences» у 2008 році.

 У 2013 році НАСА надала компанії «Орбітал» (тепер «Нортроп Грумман») право участі в програмі «Commercial Orbital Transportation Services»  (COTS), яка передбачає створення вантажного модуля «Cygnus»  (Либідь) для доставки корисних вантажів на Міжнародну космічну станцію (МКС). У 2019 році контракт на постачання вантажів до МКС було подовжено.

Починаючи з 2018 року проводяться 2 пуски «Антареса» на рік. 

Проект «Антарес» є прикладом успішної взаємодії компаній космічної галузі України та Сполучених Штатів у галузі мирного дослідження космічного простору. За даними ДК «Південне», тільки один запуск цієї ракети приносить в Україну близько 40 млн. дол. інвестицій у космічну галузь і дозволяє забезпечити роботою 25 тис. висококваліфікованих фахівців.

Перспективним напрямком українсько-американського співробітництва може бути участь українських космічних підприємств у проектах дослідження Місяця.

З метою активізації двостороннього співробітництва у сфері космічних досліджень здійснюються регулярні обміни візитами між космічними агентствами України та США. 

Делегації України традиційно беруть участь у Космічних симпозіумах, які традиційно проводяться у м. Колорадо Спрінгз навесні.

Протягом останніх років українські вченні досягли значних успіхів в галузі нанотехнологій. Дані технології дозволяють створювати об'єкти, які здатні забезпечувати впровадження революційних змін у виробничі процеси, змінювати властивості матеріалів та підвищувати продуктивність пристроїв і обладнання з молекулярною точністю. Перспективними розробками українських учених з використанням нанотехнологій є: напівпровідникові сцинтилятори нового типу для високошвидкісної рентгено-інтроскопії, томографи, дозиметри з високою потужністю дози.

Дослідники в галузі хімічних наук, розробили методи отримання нанокомпозитів на основі електропровідних полімерів. Що дало можливість впровадити технологію нанесення полімерних антикорозійних покриттів електрохімічним способом. Загалом, композитні матеріали все більше стають одними з пріоритетних у виробництві. Застосування таких технологій сприятиме зменшенню залежності України від імпорту стратегічно важливих металів.

Україна має великий потенціал щодо розвитку органічних люмінесцентних матеріалів з новими властивостями із використанням доступної вітчизняної сировини. Програма виготовлення базальтових волокон, тканин та композитів на їх основі, є також не менш актуальною. Застосування цих матеріалів дозволить організувати великомасштабне виробництво базальтових волокон великої довжини і виробів з них. Ці матеріали і технології дозволять Україні позбутися дефіциту деревини, металу та скловолокна, а також повністю видалити з технології виготовлення канцерогенний азбест.

Виробництво високоякісних, жаростійких та високоміцних матеріалів є важливою передумовою для виробництва нової конкурентоздатної продукції, яка буде запропонована для масовий реалізації як на внутрішньому так і на закордонних ринках.

Дослідженнями та розробками нових матеріалів і технологій в Україні займається низка спеціалізованих дослідницьких інститутів, а також підрозділів вищих учбових закладів України, а саме:

Інститут надтвердих матеріалів Національної академії наук України

Національний технічний університет «Київський політехнічний інститут»

Національний університет «Львівська політехніка»

Запорізький національний технічний університет

Національний технічний університет «Харківський полiтехнiчний інститут»