Undersökningen tyder på att antalet vilda bin mellan 2008 och 2013 minskade med nästan en fjärdedel av USA.
Forskarna säger att omvandlingen av mark för att odla majs för biobränslen är en nyckelfaktor i nedgången.
Om trenden fortsätter säger forskarna, kan det driva upp kostnaderna och destabilisera odlingen.
Vilda bin spelar en viktig roll för pollineringen av många amerikanska grödor och växter. Man beräknar att de bidrar med omkring 3 miljarder dollar till jordbrukets värde varje år.
Under 2014 utfärdade president Obama ett memorandum som krävde en bedömning av tillståndet för honung och vilda bin över hela USA, inför ett ökande antal hot såsom kolonikollaps sjukdom.
För att kartlägga överflödet av vilda bin över hela landet kombinerar denna modell ett antal databaser med expertutlåtanden.
Resultaten visar att antalet vilda bin sannolikt minskade med 23 % mellan 2008 och 2013 i viktiga jordbruksregioner i Kalifornien, Mellanvästern, i delstaten Great Plains och i floden Mississippi.
Studien visade också att 39 % av de amerikanska odlingsarealer som är beroende av pollinerare lider av en betydande obalans mellan efterfrågan på pollinering och tillgången på bin.
Den viktigaste orsaken till minskningen av antalet enligt författarna är den ökade efterfrågan på biobränslen, som har fått se mer mark övergå till odling av spannmål. USA:s lag kräver att all bensin som säljs innehåller minst 10 % etanol, som till största delen framställs av majs.
I de områden som har sett den allvarligaste minskningen av vilda bin har det skett 200 procents ökning av mängden majs som planterats.
"Mönstret vi visar är förenligt med expansionen av majs för etanol, minskningen av områden runt fält som inte odlades tidigare," sade senior författare, Prof Taylor Ricketts från universitetet i Vermont.
"De går tillbaka i produktion och det är de områden som gav goda livsmiljöer för vilda bin."
Även om oro över biminskningen i Europa har fokuserat på effekterna av neonikotinoida kemikalier på insekter av alla sorter, kunde denna studie inte ta fram specifik information om användningen av bekämpningsmedel.
Författarna tvivlar dock inte på att kemikalier har en inverkan.
"Om man tittar på kartorna är de platser som visar den lägsta mängden i huvudsak en karta över intensifierat jordbruk i USA", säger Prof Ricketts.
"Det är ett fotavtryck av jordbrukets effekt på bin, och dess en habitat förlust sak och det är också en kemikalie och bekämpningsmedel sak säkert."
Undersökningen visade också att det finns en växande efterfrågan på grödor som kräver ökad pollinering.
Kanske återspeglar förändrade konsumentsmaker, efterfrågan på pumpor, blåbär, persikor, äpplen och vattenmeloner har ökat. Tyvärr har antalet vilda bin som finns tillgängliga i de områden där de odlas minskat.
Forskarna tror att omfattningen av minskningen av vilda bin kommer att driva jordbrukarna att ännu mer förlita sig på kommersiella honungsbin operatörer som reser över USA, hyra ut kolonier för pollinering.
Detta är riskabelt, säger de, eftersom dessa operatörer har lidit förödande förluster av sjukdom och kolonikollaps sjukdom under de senaste åren.
Forskarna hoppas att deras arbete också kommer att hjälpa tillsynsmyndigheterna att identifiera de sju miljoner hektar som Vita huset försöker skydda som pollinator livsmiljö under de kommande fem åren.
Enligt Prof Ricketts är det inte svårt att skydda vilda bin - men det kräver att jordbrukarna ser de ömsesidiga fördelarna med att avsätta livsmiljöer för dessa hårt arbetande insekter att överleva i.
"Det är inte ett stort mysterium om hur man hjälper bin nära din gård, de behöver blommor, de behöver platser att bo på och de måste undvika att bli förgiftade av kemikalier och vi vet hur man gör alla dessa saker."
"Ofta kan detta göras till mycket liten kostnad för jordbrukaren eftersom det finns marginalområden att göra dem på. Så det finns hopp för den här."
Forskningen har publicerats i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences.
Följ Matt på Twitter.
Vilda bin i USA har minskat i många jordbruksområden enligt den första nationella ansträngningen att kartlägga sina siffror.