FN-ambassadör Nikki Haley sade att det var "svårt att acceptera" att resolutioner hade antagits mot Israel, en amerikansk allierade, men ingen övervägdes om Venezuela.
Hon sade också att det inte hade gjorts tillräckligt för att kritisera Iran, ett "land med ett avskyvärt resultat när det gäller mänskliga rättigheter".
Mrs Haley höll sitt första anförande inför rådet i Genève.
"Förenta staterna tittar noga på detta råd och vårt deltagande i det. Vi ser några områden för betydande förstärkning, säger hon.
"Att vara medlem i detta råd är ett privilegium och inget land som är en människorättsbekämpare bör få en plats vid bordet.
"Det är svårt att acceptera att detta råd aldrig har övervägt en resolution om Venezuela och ändå antog fem partiska resolutioner, i mars, mot ett enda land, Israel. Det är viktigt att detta råd tar itu med sin kroniska anti-israelisk partiskhet om det ska ha någon trovärdighet."
Venezuela har varit i politisk turbulens i månader och dussintals demonstranter har dödats.
Sedan rådet för mänskliga rättigheter bildades 2006 har det varit ett bristfälligt organ eftersom dess medlemskap har omfattat seriemedlemmar som Kina, Ryssland, Venezuela och Saudiarabien.
Det har varit en bugbear av USA i åratal, och Nikki Haley sa att hon skulle sammankalla ett sidomöte om Venezuela under hennes besök i Genève för att köra hem punkten.
Men vad som verkar förarga Trump administration mest om 47-medlem kroppen är vad hon beskrev som dess "kroniska anti-Israel fördomar".
I Washington Post klagade hon över att rådet hade antagit mer än 70 resolutioner mot Israel, men bara sju mot Iran. Bushadministrationen trodde att rådet skulle behandla Israel orättvist, bojkottade kroppen, ett beslut upphävd av Barack Obama.
Budskapet från Trump administrationen är reform eller vi lämnar. Nikki Haley vill ha mer konkurrenskraftiga val till organet än de regionala blocken som nominerar kandidater som är obestridda. Det verkar som om man för tillfället har beslutat att det är bättre att ha en plats vid bordet och kräva reformer i stället för att lämna rådet.
Kritiken mot 47-medlemsrådet upprepades på Twitter från USA:s uppdrag i FN på tisdag.
När Haley senare talade vid universitetet i Genève sade hon att USA inte försökte lämna rådet, utan "vi försöker återupprätta rådets legitimitet".
Rådet kan bara beordra utredningar och notera kritik mot länder som det bedömer har kränkt de mänskliga rättigheterna, men det fungerar som ett avgörande diplomatiskt verktyg.
Under de senaste månaderna har landet bland annat utfärdat resolutioner om mänskliga rättigheter i Nordkorea, Haiti och Myanmar.
I mars anklagade den brittiska regeringen UNHRC för ett "oacceptabelt mönster av partiskhet" genom att peka ut Israel som det enda land som är föremål för obligatorisk diskussion vid varje session.
Israels premiärminister Benjamin Netanyahu har tidigare kallat kroppen "en antiisraelisk cirkus som attackerar den enda demokratin i Mellanöstern och ignorerar de grova kränkningarna av Iran, Syrien och Nordkorea".
Och 2013 avslutade Israel sitt arbetsförhållande med gruppen efter att ha beslutat att undersöka judiska bosättningar på Västbanken.
Haleys kommentarer kom efter ett öppningsanförande i Genève av FN:s människorättschef Zeid Ra'ad al-Hussein som uppmanade Israel att dra sig tillbaka från de territorier som det erövrade under kriget 1967.
Han fördömde vad han kallade "ett halvt århundrade av djupt lidande under en ockupation som påtvingats av militären".
Israel har ockuperat Västbanken, östra Jerusalem och de syriska Golanhöjderna sedan kriget, för 50 år sedan denna vecka. FN betraktar också Gazaremsan, som Israel drog ut sina trupper och nybyggare från 2005, som en del av det ockuperade palestinska territoriet.
Israel och palestinierna skyller på varandra för att de inte har lyckats lösa de ockuperade territoriernas slutliga status efter flera års fredssamtal.
Bland de nuvarande medlemmarna i FN:s kommission för de mänskliga rättigheterna finns Förenta staternas viktigaste allierade Saudiarabien, som har anklagats för brott mot rättigheter, och vars anslutning till gruppen 2013 kritiserades.
USA säger att det överväger vilken roll det kommer att spela i FN:s råd för mänskliga rättigheter och betonar vad det kallar en "fördomsfull" inställning till Israel.