"USA är djupt oroat över de skändligheter som rapporterats", skriver utrikesminister Antony Blinken i ett uttalande.
Hundratals civila dödades enligt Amnesty i massakern i slutet av november.
Blinken uppmanar Afrikanska unionen och regionala krafter att samarbeta med USA för att ta sig an situationen i norra Etiopien. Och att Eritrea drar tillbaka sina styrkor från grannlandet.
"Vi är även djupt oroade över den förvärrade humanitära krisen", skriver han.
En väpnad konflikt bröt ut i Tigray i början av november, då Etiopiens premiärminister Abiy Ahmed inledde en militäroffensiv mot Tigreanska folkets befrielsefront som styrde delstaten. Det skedde efter en dödlig attack mot centralregeringens militärförläggningar i regionen, som föregicks av en lång konflikt mellan centralregeringen och delstatsstyret.
Att soldater från Eritrea deltagit i konflikten i Tigray har upprepade gånger förnekats av regeringarna i både Etiopien och Eritrea, trots att en rad rapporter och vittnesmål har pekat på motsatsen.