与英国开始实时e-Science 计划时间相当，美国也启动了相应的研究计划，并提出e-Science 已经作为一个新的领域，将应用计算机、通信等先进的信息化手段来面对日益复杂化的科学问题。美国国家科学基金会（National Science Foundation）支持的TeraGrid 项目于2001年启动，该项目由不同的合作站点组成，整合了美国本土11 个合作站点的计算资源，存储资源以及科研力量，为用户提供开放的科学研究环境。TeraGrid 提供了许多地学的工作组来致力于开发某个方面的专业软件或工具，如GEON（GEOscience Network）提供诸如岩石三维重力模拟模型，基于雷达资料与地球动力学模型的地球构造研究等应用；ESG（The Earth System Grid）组织提供全球气候变化有关的数据、模型与工具；GISolve（TeraGrid Geographic Information Science）组织则致力于地理信息的收集以支持科学调查和各种应用领域的决策支持，包括环境科学、交通和卫生等。美国的地球系统建模框架（Earth System Modeling Framework，ESMF） 是一款开源的建模基础设施，用于解决不同学科或领域的模型耦合或互操作问题。该建模框架主要应用于气候、天气、数据同化等领域。国家气候系统模式CCSM (Community Climate System Model)、NOAA 地球物理液体动力学实验模型GFDL（NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory models）、NASA 戈达德对地观测系统模型GEOS-5（NASA Goddard Earth Observing System）等是典型的气候应用领域的ESMF 应用实例。2007年，美国NSF 发布了2006-2010 科研信息化基础设施的发展规划——《21 世纪的科研信息化基础设施》，规划中对科研信息化基础设施建设有着全面的部署，主要包括高性能计算、数据、数据分析及其可视化、虚拟研究组织、学习和人力资源开发等方面。美国NSF 开展的“大尺度综合环境观测网（Cooperative Large-Scale Environmental Observatories，CLEOs）”，“ 数字水文观测网站设计（Designing Hydrologic Observatories）”，“协同促进水文科学发展的大学联盟（Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science, Inc，CUAHSI）”计划中，提出要建立一个水文监测网络，一个水文测量机制，一个水文信息系统和一个综合中心。其目的是，通过大型综合的水文观测站网（CLEOs）的建立，促进科学家之间的数据共享和经验交流，科学和工程的相互转化，实现依托数字技术，实现流域尺度学科的综合与集成，推动科学与工程的进步。在加州大学自然保护区系统（Natural Reserve System）的詹姆斯保护区中，设计、开发、部署了嵌入式传感器网络系统，实现不同陆地生态系统中环境和生态变化的连续监测，在以数据为基础的生态、水文集成研究中，用于图形化、模块化的模型构建环境需求，开展了推动空间显式的集成建模环境（Integrated Modeling Environment，IME）的研究。到目前为止，国际上适合生态、水文建模的环境有模块化建模系统MMS（Modular Modeling System）、动态集成体系结构系统DIAS（Dynamic Information Architecture  System）框架、交互式组建模拟系统ICMS（Integrated Catchment Modeling System）、Tarsier、空间建模环境SME（Spatial Modeling Environment）、HarmonIT 的开放式建模接口和环境 (OpenMI) 等建模环境。在美国开展的流域研究中，利用SME完成了Patuxent 流域，埃弗格莱兹流域的PLM（the Patuxent Landscape Model-PLM 1995） 综合集成模型和ELM（the Everglades Landscape Model-ELM 1995）集成模型等。利用MMS 和数据库、模型和GIS 系统开发了应用于华盛顿州Yakima河等流域水资源管理和农业开发规划中RIVERWARE 的决策支持系统。