Paketet som omfattar runt 1 000 miljarder dollar kunde antas efter veckor av intensiva överläggningar och debatt. Det är den största investeringen i USA:s åldrande infrastruktur på många år och bygger på en partiöverskridande överenskommelse som förhandlats fram av senatorer och Vita huset.
President Biden hyllade beslutet som "historiskt" och spådde att det kommer att skapa tusentals välbetalda jobb för människor utan högre utbildning.
– Den här historiska investeringen i infrastruktur är vad jag tror att ni, det amerikanska folket, vill ha, sade presidenten i ett tal i Vita huset.
Han välkomnade också att förslaget tagits fram genom förhandlingar mellan Republikanerna och Demokraterna.
– Det här förslaget visar att vi kan samarbeta.
Snabbare bredband
Pengarna ska modernisera elnätet och finansiera klimatåtgärder. Vägar, järnvägar broar och hamnar ska rustas och bredband byggas ut.
Paketet antogs med bred majoritet i senaten, med röstsiffrorna 69-30.
19 republikaner röstade för förslaget, trots att förre presidenten Donald Trump i helgen kallade det "en skam" och förklarade att han skulle få mycket svårt att stödja "någon som är dum nog att rösta för uppgörelsen". Budskapet var riktat mot republikanska kongressledamöter som hoppats på Trumps stöd inför valet 2022.
Framgången för infrastrukturpaketet är inte lika given i representanthuset där demokraterna har en liten övervikt. Många demokrater där har invändningar och förhandlingarna väntas dra ut på tiden till långt in på hösten.
Tuffare utmaning
Senaten går efter omröstningen vidare med att uppfylla en annan del av president Joe Bidens agenda: en enorm satsning på välfärd, hälsa, utbildning och klimat.
Demokraterna presenterade i måndags en långtidsbudget omfattande 3 500 miljarder dollar. Det är ett tioårigt ramverk som innehåller bland annat klimatåtgärder, uppehållstillstånd för migrantarbetare, bidrag till universitetsstudier och förskola för tre–fyraåringar.
Bernie Sanders, ordförande i senatens budgetutskott, kallade det för den viktigaste sociala satsningen sedan The New Deal, som lyfte ekonomin ut ur depressionen på 1930-talet.
Att få igenom det större paketet blir en svårare utmaning för Demokraternas ledare eftersom Republikanerna står enade i motståndet mot det.