"Vi fördömer kraftfullt det orättfärdiga fängslandet", säger senatens majoritets- och minoritetsledare, demokraten Chuck Schumer respektive republikanen Mitch McConnell, i ett ovanligt gemensamt uttalande på fredagen.
"Tro inget annat, journalistik är inget brott. Vi kräver att de grundlösa fabricerade anklagelserna mot herr Gershkovich avskrivs och att han omedelbart släpps fri."
Fängslandet av Gershkovich har mot bakgrund av Rysslands anfallskrig i Ukraina ytterligare ökat spänningarna mellan Moskva och Washington.
Schumer och McConnell fördömer de ryska myndigheternas "fortsatta försök att skrämma, förtrycka och straffa oberoende journalister och röster inom civilsamhället".
Nekar till anklagelserna
Den ryska säkerhetstjänsten FSB anklagade tidigare på fredagen den amerikanske journalisten formellt för att ha spionerat mot Ryssland för "sitt lands räkning".
"Han nekar kategoriskt till alla anklagelser och uppger att han utfört journalistiska uppdrag i Ryssland", säger en poliskälla enligt den statligt kontrollerade nyhetsbyrån Tass.
Eftersom ärendet är hemligstämplat kan myndigheterna inte ge mer information, skriver Tass.
Evan Gershkovich, som jobbar för den amerikanska tidningen The Wall Street Journal, greps i Jekaterinburg i slutet av mars. Både han och tidningen har hela tiden bestämt nekat till spionanklagelserna.
Starka fördömanden
Gripandet och häktningen har mötts av starka fördömanden från väst. Vita huset har tidigare kallat anklagelserna "löjeväckande" och EU:s utrikeschef har kritiserat Ryssland för att systematiskt strunta i mediefriheten.
Gershkovich är den förste amerikanske reporter som gripits för spioneri i Ryssland sedan kalla krigets dagar.
31-åringen pratar ryska och har bott i Ryssland i sex år. Han arbetade tidigare för nyhetsbyrån AFP i Moskva och dessförinnan på den engelskspråkiga tidningen The Moscow Times. Hans föräldrar bor i USA men kommer ursprungligen från Sovjetunionen.