وحذر كيري من أن استمرار الدعم لحكومة الرئيس السوري بشار الأسد سيعمل فقط على إطالة أمد الصراع، بحسب المسؤول الأمريكي.
واتهمت الولايات المتحدة موسكو بتعزيز وجودها العسكري في سوريا.
وتقول موسكو إنها أرسلت معدات عسكرية إلى سوريا لمساعدة الحكومة في مواجهة تنظيم "داعش".
وروسيا هي حليف رئيسي للأسد منذ اندلاع الحرب الأهلية قبل أربع سنوات، لكنها زادت من وجودها في البلاد في الوقت الذي بدأت فيه قوات الحكومة تفقد أراض لصالح جماعات المعارضة المسلحة.
وقال مسؤول الخارجية الأمريكية إن هذا هو ثالث اتصال هاتفي يجريه كيري بوزير الخارجية الروسي خلال العشرة أيام الماضية، حسبما نقلت عنه وكالة اسوشيتد برس.
ولم يقدم المسؤول المزيد من التفاصيل حول هذا الموضوع.
وكان المتحدث باسم البيت الأبيض جوش ايرنست صرح بأن المزيد من الدعم لحكومة الأسد "يزعزع الاستقرار ويؤتي بنتائج عكسية، وهذا بشكل أساسي لأن الأسد فقد الشرعية لقيادة البلاد".
ووصف دعم روسيا للرئيس الأسد بأنه "رهان خاسر".
وكرر ايرنست الدعوة لروسيا للتعاون مع التحالف الذي تقوده الولايات المتحدة والذي يشن غارات جوية ضد تنظيم الدولة الإسلامية في كل من سوريا والعراق.
وأضاف، "يشير الروس إلى أنهم يشاركون نفس الهدف، ونريد أن نرى منهم العمل بروح من التعاون مع باقي المجتمع الدولي لتعزيز هذا الهدف".
وكان الرئيس الروسي فلاديمير بوتين تعهد باستمرار الدعم العسكري للرئيس الأسد على الرغم من تنامي المخاوف بشأن دور موسكو في الحرب الدائرة في سوريا.