Nasser Kanaani, talesman för det iranska utrikesdepartementet, fördömer det han kallar den "krigförande amerikanska arméns terroristattack mot civila mål".
Minst 19 personer dödades i lördagens amerikanska lufträder mot staden Dayr al-Zor (Deir Ezzor), enligt brittiskbaserade oppositionella Syriska människorättsobservatoriet (SOHR).
Anfallet var ett svar på fredagens attack mot en USA-ledd koalitionsbas i Syrien, där en dog och sex skadades. Enligt USA utfördes attacken av en Irantillverkad drönare.
Av de som dödades i de amerikanska lufträderna uppges 16 ha tillhört Iranstödda milisgrupperingar, medan tre av offren var syriska regeringssoldater.
Den syriska regeringen, som är nära allierad med Iran, anklagar USA för att ljuga om målen för lufträderna.
Kort efter det amerikanska svaret uppgav det amerikanska centralkommandot att flera raketer avfyrats mot den så kallade Green Village-basen i nordöstra Syrien.
Hundratals amerikanska soldater är stationerade i nordöstra Syrien, där de ingår i en internationell koalition som bekämpar det som kvarstår av terrorgruppen IS. Styrkorna utsätts inte sällan för attacker från milisgrupper, som enligt USA stöds av Iran.