Antony Blinken landade på flygplatsen Esenboga utanför Ankara vid midnatt, och har på måndagsmorgonen talat med Hakan Fidan.
På agendan stod "situationen i Gaza, regionala frågor och bilaterala relationer", rapporterar nyhetsbyrån Anatolia.
USA arbetar "väldigt hårt" för att få in mer hjälp i Gaza, säger Blinken efter mötet.
– Allt det här är ett pågående arbete.
– Vi är uppenbarligen inte överens om allt, men det finns gemensamma åsikter om några av de aktuella krav som vi arbetar med tillsammans.
Turkiet: Begärde eldupphör
Det är den amerikanske utrikesministerns första resa till Turkiet sedan kriget mellan Israel och Hamas inleddes, efter Hamas terrorattack mot Israel den 7 oktober.
– Vi har talat med israelerna om vilka åtgärder de kan vidta för att minimera antalet civila offer, säger Blinken enligt nyhetsbyråer.
– Vi är mycket fokuserade på den gisslan som hålls av Hamas, inklusive amerikanerna och vi gör allt vi kan för att få hem dem.
Turkiet signalerar å sin sida att de under mötet pressat USA på eldupphör.
– Minister Fidan begärde ett omedelbart eldupphör i Gaza, säger en diplomatisk källa till AFP, och lägger till att parterna var överens om behovet av att förhindra att civila drabbas i Gaza.
Möter inte Erdogan
Den israeliska militären hävdar att USA håller med Israel om att eldupphör inte är aktuellt förrän Hamas har förintats, rapporterar israeliska medier.
– Amerikanerna säger uttryckligen till oss att de förväntar sig att Hamas inte skall existera efter kriget, säger en högt uppsatt säkerhetskälla enligt nyhetssajten Ynet.
– Därför kan vi inte acceptera humanitära eldupphör som kommer att undergräva offensiven och äventyra våra styrkor.
Turkiets president Recep Tayyip Erdogan befinner sig i nordöstra Turkiet och ska inte träffa Blinken.
I lördags meddelade Erdogan att han brutit all kontakt med Israels premiärminister Benjamin Netanyahu och kallat hem Turkiets ambassadör i Israel för “överläggningar”.
Erdogan har också anklagat väst för att ha förlorat sin moraliska auktoritet.
– De som fällde krokodiltårar för de civila som dödades i kriget mellan Ukraina och Ryssland ser nu tyst på när tusentals oskyldiga barn dödas, sade han i oktober.