Mannen identifierades av rättsliga källor som kinesisk-amerikansk Xiyue Wang, en 37-årig forskare från Princeton University.
Wang greps i augusti förra året när han försökte lämna landet, enligt polisens nyhetsbyrå.
USA:s utrikesdepartement uppmanade Iran att frige alla personer som hålls fängslade för "fabricerade" anklagelser.
Straffet meddelades på statlig TV av biträdande domare Gholamhossein Mohseni-Ejeie.
Mizanonline, det iranska rättsväsendets officiella nyhetsbyrå, sade Wang var en del av "ett infiltrationsprojekt" som försökte samla "mycket konfidentiella artiklar" för amerikanska och brittiska institutioner inklusive den amerikanska UD, Princeton University, Harvard Kennedy School och British Institute of Persiska Studier.
"Innan han greps han kunde digitalt arkivera 4.500 sidor av landets dokument medan under hemlig övervakning," byrån sade.
Tidigare i år sade myndigheterna i Teheran att så många som 70 personer som de beskrev som spioner avtjänade straff i huvudstadens fängelser.
Endast en handfulls identiteter har offentliggjorts.
"Den här personen, som samlade in information och leddes direkt av Amerika, dömdes till 10 års fängelse, men straffet kan överklagas", sade Ejeie på söndagen.
Han sade att beslutet fattades av en iransk domstol, utan att lämna några ytterligare detaljer.
I ett uttalande hänvisade det amerikanska utrikesdepartementet inte till någon specifik person utan uppmanade de iranska myndigheterna att frige alla utländska medborgare som det innehar "orättvist... så att de kan återvända till sina familjer".
"Den iranska regimen fortsätter att kvarhålla amerikanska medborgare och andra utlänningar på fabricerade nationella säkerhetsrelaterade avgifter," en tjänsteman sade.
En amerikansk medborgare har dömts i Iran till 10 års fängelse på grund av spioneri, har iranska tjänstemän sagt.