I ett telefonsamtal berättade USA:s utrikesminister John Kerry för Kinas utrikesminister Wang Yi att USA hade "stark oro" över den senaste utvecklingen.
Förra veckan slogs kinesiska och vietnamesiska fartyg samman över den borrrigg som Kina har placerat i vatten nära de omtvistade Paracelöarna.
Kina och Manila är också oense om överlappande territoriella fordringar.
Peking hävdar att en u-formad swathe i Sydkinesiska havet som täcker områden andra sydöstasiatiska nationer säger är deras territorium.
Frågan har rasat under de senaste åren mitt i en allt mer bestämd hållning från Kinas sida när det gäller dess påståenden.
Förra veckan rapporterades flera kollisioner mellan kinesiska och vietnamesiska fartyg i omstridda vatten, eftersom de vietnamesiska fartygen försökte förhindra installation av den kinesiska borrriggen.
Rapporter tyder på att stand-off - omfattande dussintals fartyg - fortsätter, med vattenkanon eld utbyts.
På söndagen hölls protester mot Kina i flera vietnamesiska städer. Det är den allvarligaste konfrontationen mellan de två nationerna under flera år.
I måndags telefonsamtal, Mr Kerry "sa Kinas införande av en oljerigg och många statliga fartyg i vatten som bestrids med Vietnam var provocerande", sade USA: s utrikesdepartement taleskvinna Jen Psaki.
"Han uppmanade båda sidor att trappa ned spänningarna, se till att deras fartyg uppför sig säkert till sjöss och lösa tvisten med fredliga medel i enlighet med internationell rätt."
I sina kommentarer vid ett möte med Singapores utrikesminister kallade Kerry kineserna för en "aggressiv handling".
Under tiden uppmanade Wang Kerry att vara objektiv i frågan, sade en talesman för det kinesiska utrikesdepartementet.
Spänningen mellan Peking och Manila är också hög, efter Filippinerna arresterade och sedan åtalade nio kinesiska fiskare för tjuvjakt på ett omtvistat stim.
Filippinerna håller på att föra Kina till en FN-domstol för sina territoriella anspråk.
Den har också nyligen undertecknat ett nytt säkerhetsavtal med USA som skulle tillåta en utökad amerikansk truppnärvaro, i ett drag som ses som kopplat till Manilas försämrade band med Peking.
På tisdagen slog kinesiska statliga medier Filippinerna och sade att om det fortsatte att utmana Kina skulle det betala "ett oöverkomligt pris".
USA har varnat Kina för att flytta en borrrigg till hav som bestrids med Vietnam var "provocativ".