Yahoo sa att det skulle lansera en "ren, modern och uppslukande design" sökmotor för Firefox-användare med början i december.
Nyheterna kommer som Googles arrangemang med Firefox maker Mozilla närmar sig ett slut efter ett decennium-långt partnerskap.
Marknadsledande Google står för 67% av sökningar från amerikanska stationära datorer.
Det kan jämföras med cirka 20% för Microsoft och 10% för Yahoo, enligt forskningsföretaget comScore.
Yahoo chef Marisa Mayer kallade den femåriga affären med Firefox "det viktigaste partnerskapet för Yahoo i fem år".
"På Yahoo tror vi djupt på sökande - det är ett område för investeringar och möjligheter för oss", tillade hon.
Firefox-användare i USA kommer automatiskt att styras till sökresultat på Yahoos webbplats när de skriver in ett ämne i den lilla rutan som visas högst upp i webbläsaren.
Firefox, dock, släpar efter Google Chrome i den amerikanska webbläsarmarknaden.
Det står för cirka 10% av webbläsare på stationära datorer, mobiler och surfplattor jämfört med över 33% för Google Chrome i oktober, enligt tekniska dataföretaget StatCounter.
Tillsammans med att avsluta sitt samarbete med Google i USA, Mozilla leder också Firefox till Baidu sökmotor i Kina och Yandex i Ryssland.
"Vår nya sökstrategi fördubblas på vårt åtagande att göra Firefox en webbläsare för alla, med mer val och möjlighet till innovation," säger Mozilla verkställande Chris Beard.
Under tiden, bara förra månaden, Google ordförande Eric Schmidt hade sagt att byråns största rival i online-sökning var e-handel jätte Amazon och inte konkurrenter som Yahoo.
Globalt står Google för cirka 90% av online-sökmarknaden.
Tech jätte Yahoo kommer nu att ersätta online ledare Google som standard sökmotor på Firefox webbläsare i USA.