その後20世紀に入り、日露戦争の後の1905年9月に行われたポーツマス条約締結時の仲介などを経て、両国間においての貿易、投資や人事的交流が急増するなどその関係を深める。また、第一次世界大戦時には、イギリスなどとともに連合国同士としてドイツに対して共に戦った。

しかしその後アメリカでは、急速にその存在感を増す日本に対しての、黄色人種に対する人種差別的感情を元にした警戒感が強まり、1920年代に、アメリカで日本人移民を狙い撃ちにした人種差別法案である排日移民法が施行された。他にも、1930年代に行われた日本の中国大陸進出政策に対するフランクリン・D・ルーズヴェルト政権による反発や、第二次世界大戦勃発後の1940年6月にフランスのヴィシー政権がドイツと休戦したことに伴い、日本軍が仏領インドシナに進出したことに対して不快感を示し、同政権が対日禁輸政策を取るなどその関係は急速に冷え込んだ。

その後両国間の関係が冷え込んだことを背景に、1941年12月7日に日本海軍により行われたハワイののオアフ島にあるアメリカ軍基地に対する攻撃、いわゆる「真珠湾攻撃」以降、両国は枢軸国と連合国に別かれ敵対関係になり、主に太平洋戦線において戦火を交えることになった。