– Jag tyckte att det var viktigt att visa det ukrainska folket att det här kriget måste få ett slut, och att det här kriget har varit brutalt och att det amerikanska folket står sida vid sida med det ukrainska, sade Biden till Zelenska.
Besöket var inte annonserat i förväg.
De två presidentfruarna möttes på en skola och framträdde inför reportrar på plats.
Zelenska tackade Biden för hennes "modiga" initiativ att nu resa till Ukraina.
– Vi förstår var det innebär för USA:s första dam att komma hit under ett krig där militära handlingar ständigt pågår – även i dag.
Staden Uzjhorod ligger omkring tio minuter med bil från gränsen till Slovakien, som Biden tidigare besökt.