Resan, som hittills inkluderat stopp i Israel och Sudan, sker efter det att Israel och Förenade arabemiraten med amerikansk hjälp nyligen kommit överens om att normalisera sina relationer.
Under besöket i Bahrains huvudstad Manama sällade sig kung Hamad bin Isa al-Khalifa till grannlandet Saudiarabien, som nyligen slog fast att en självständig palestinsk stat är ett absolut kriterium för utsikterna för att förbättra relationerna med Israel.
Saknar mandat
Det innebär att Bahrain, precis som flera andra länder i arabvärlden, vill se en tvåstatslösning och att Israel drar sig tillbaka från samtliga palestinska territorier som ockuperats efter 1967.
Inte heller i Sudan fick Pompeo vidare gehör för sina medlingsambitioner, då övergångsregeringen i Khartoum sade sig sakna mandat för att ta ett sådant "tungt beslut" som kring utökade relationer med Israel.
Överenskommelsen mellan Israel och Förenade arabemiraten innebär att länderna ska normalisera sina relationer fullt ut. Samtidigt förbinder sig Israel att avhålla sig från nya annekteringar av palestinskt territorium. Det innebär att planerna på nya annekteringar på Västbanken, som var en del av Trumps kontroversiella fredsplan för Mellanöstern, åtminstone tills vidare läggs på is.
"Skamligt"
Avtalet mellan Israel och Förenade arabemiraten har väckt skarpt ogillande från bland annat Iran och Turkiet, som beskrivit det som "skamligt" och "svekfullt".
Efter Pompeos besök i Bahrain fortsatte ministern sin turné till Förenade arabemiratens huvudstad Abu Dhabi. Där diskuterades under onsdagen bland annat läget i Libyen och Irans "skadliga inflytande" i regionen, enligt ett uttalande från USA:s utrikesdepartement.