"Vi pratade om nödvändigheten med att ta itu med Turkiets oro och komma vidare med Finlands och Sveriges ansökningar om Natomedlemskap," skriver Stoltenberg på Twitter.
Erdogan framförde att Turkiets invändningar är baserade på "rättmätiga och legitima grunder", enligt landets presidentkansli.
Marin i Washington
Jens Stoltenberg träffade även Finlands statsminister Sanna Marin. Hon är sedan den 1 juni på besök i Washington, och har under lördagen även träffat det amerikanska representanthusets talman Nancy Pelosi.
"Det var en ära att välkomna hennes excellens Sanna Marin, Finlands statsminister, till Kapitolium för ett bilateralt möte", skriver Pelosi på Twitter.
På agendan för mötet stod bland annat Rysslands attack mot Ukraina, Finlands ansökan om medlemskap i Nato, kampen mot klimatförändringar och jämställdhetsfrågor.
Sanna Marin kommer även att närvara vid ett möte med Bilderberggruppen i Washington. Hon ska stanna i USA till början av nästa vecka.
Årlig konferens
Bilderberggruppen har en årlig konferens med ett hundratal deltagare från den globala makteliten inom affärs- och industrivärlden, politiken och och forskarsamhället. Ungefär två tredjedelar av deltagarna kommer från Europa och resten från Nordamerika.
Enligt gruppen själv är konferensen informell och saknar en detaljerad dagordning, men några av huvudpunkterna i år är "Natos utmaningar" och "Ryssland". Mötet började i torsdags och pågår till och med söndagen. Enligt gruppens principer får deltagare inte yppa vad andra har sagt.