В сфері регулювання безпеки використання ядерної енергії Держатомрегулювання здійснює активне двостороннє співробітництво з Державним департаментом США, Департаментом енергетики США та Комісією ядерного регулювання США.

Нормативно-правовою базою двостороннього співробітництва є:

• Угода між Урядом України та Урядом Сполучених Штатів Америки про гуманітарне й техніко-економічне співробітництво від 07 травня 1992 року.
• Угода про співробітництво між Україною та Сполученими Штатами Америки стосовно мирного використання ядерної енергії від 06 травня 1998 року.
• Угода між Урядом України і Урядом Сполучених Штатів Америки щодо підвищення експлуатаційної безпеки, зниження ступеня ризику експлуатації та зміцнення систем регулювання цивільних атомних об'єктів в Україні від 25 жовтня 1993 року.
• Виконавча домовленість між Державним комітетом ядерного регулювання України та Міністерством енергетики Сполучених Штатів Америки про співробітництво стосовно покращення збереженості джерел іонізуючого випромінювання, які використовуються в Україні від 23 червня 2006 року.
• Домовленість між Комісією Ядерного регулювання США та Державною інспекцією ядерного регулювання України про обмін технічною інформацією та співробітництво в сфері ядерної безпеки від 13 березня 2018 року.
• Меморандум між Державною інспекцією ядерного регулювання України та Комісією ядерного регулювання США від 14 березня 2019 року.

У рамках співробітництва з Державним департаментом США в активній фазі реалізації знаходяться проєкти «Покращення кібербезпеки в Державній інспекції ядерного регулювання України» та «Боротьба з незаконним використанням та обігом радіоактивних матеріалів у східному регіоні України. Завдання 1. Позапланова інвентаризація радіоактивних матеріалів (ІНВЕНТАРИЗАЦІЯ)».

На виконання Виконавчої домовленості між Державним комітетом ядерного регулювання України та Міністерством енергетики Сполучених Штатів Америки про співробітництво стосовно покращення збереженості джерел іонізуючого випромінювання, які використовуються в Україні від 23 червня 2006 року, триває реалізація проєкту «Покращення збереженості джерел іонізуючого випромінювання, які використовуються в Україні», метою якого є підвищення можливостей України для запобігання несанкціонованому використанню джерел іонізуючого випромінювання, які можуть становити загрозу для населення у разі їх використання із злочинним наміром.

У рамках взаємодії з Комісією ядерного регулювання США забезпечувалась реалізація положень угод про розрахункові коди CAMP та CSARP. 04 червня 2019 року Держатомрегулювання та Комісія ядерного регулювання США підписали Виконавчу Угоду про участь в програмі аналізу та підтримки комп’ютерних кодів в сфері радіаційного захисту RAMP. Триває реалізація проєкту «Технічна підтримка Державної інспекції ядерного регулювання України».