John Kerrys resa ses som ett tillfälle att lägga konflikter i andra politiska frågor åt sidan och försöka hitta områden där de båda supermakterna kan samarbeta kring klimatet.
Sedan maktskiftet i Washington DC säger båda länderna att klimatet och miljön är högprioriterade områden och enligt USA:s konsulat i Shanghai träffar Kerry sina kinesiska motsvarigheter bakom stängda under torsdagen.
– Just nu är det viktigaste steget att förstå varandras förväntningar och ambitionsnivåer, och att komma överens om hur man ska använda sig av dessa åtaganden för att komma framåt i de internationella klimatförhandlingarna, säger Lauri Myllyvirta, ledande analytiker vid oberoende Centre for Research on Energy and Clean Air, till nyhetsbyrån AFP.
Virtuellt möte
Kerry väntas inte träffa Xi Jinping under sitt besök. Men på torsdagen meddelades att den kinesiske presidenten kommer att delta i ett virtuellt franskt-tyskt klimatmöte på fredag, efter att ha bjudits in av Frankrikes president Emmanuel Macron.
Ett av Joe Bidens första beslut som president var att återansluta USA till Parisavtalet från 2015, som hans föregångare Donald Trump lämnade.
Kina, som står för den största andelen av världens utsläpp, har samtidigt deklarerat att landet ska vara koldioxidneutralt till 2060. Analytiker ställer sig dock skeptiska till ambitionen, bland annat på grund av den omfattande användningen av kolkraft.
"Axlar ansvaret"
Men frågan är om länderna kommer att kunna hitta en gemensam väg. När Trump lämnade klimatfrågan därhän passade Kina på att försöka positionera sig som en drivande kraft. Bidens ambitioner att nu göra USA till en samlande global aktör i klimatfrågan har därför tagits emot med skepsis i Kinas ledning.
Kina "axlar nu ansvaret för arbetet med det globala klimatet" och kommer inte att vara en del av en USA-ledd klimatkampanj, skriver den statliga kinesiska tidningen Global Times.