Soldaten, som inte har blivit uppkallad, dog efter detonationen i Ayn Issa norr om IS-fästena Raqqa.
Det är det första dödsfallet sedan de amerikanska specialstyrkorna utplacerades i Syrien i oktober 2015.
Under tiden har minst 32 personer dödats i intensiva syriska flyganfall mot rebellerna i östra Aleppo, säger monitorerna.
Det brittiska syriska observatoriet för mänskliga rättigheter, som övervakar dödsoffer, sade att attacken var en av de tyngsta sedan de syriska styrkorna återupptog en offensiv i öster tidigare denna månad.
Ett uttalande från den anti-IS USA-ledda koalitionen säger att servicemannen dog på torsdag från sår som uppehållits i explosionen.
Koalitionsbefälhavaren general Stephen Townsend kallade soldaten en "hjälte" och berömde dem han sade skyddade sitt land från IS:s "hatliga och brutala ideologi".
"På denna Thanksgiving, var tacksam för att det finns servicemedlemmar som är villiga att ta upp kampen för att skydda vårt hemland", sade han.
USA: s försvarsminister Ash Carter sade soldatens död var en "smärtsam påminnelse om de faror våra män och kvinnor i uniform ansikte runt om i världen för att hålla oss säkra".
Omkring 300 amerikanska specialstyrkor har utstationerats i Syrien för att ge råd till en anti-IS-allians av arabiska, kurdiska och andra fighters, och förbättra koalitionens målinriktning av flyganfall.
Samtidigt har den syriska regeringen intensifierat sin offensiv mot östra Aleppo, säger monitorer och aktivister.
"Det var en upptrappning på kvällen, med på varandra följande bombardemang," SOHR direktör Rami Abdel Rahman berättade AFP nyhetsbyrå, tillägger att många människor var fångade under spillror.
Fem barn rapporterades vara bland de döda.
De syriska styrkorna intensifierade mark- och luftattackerna mot östra Aleppo i november efter tre veckors moratorium.
När Syriens kommersiella och industriella nav, Aleppo har delats grovt i två sedan 2012, med regeringen kontrollerar väst och rebeller i öst.
I slutet av september, två veckor efter att ha omringat öst och återinsatt en belägring av sina uppskattningsvis 275.000 invånare, inledde armén ett totalt angrepp för att ta full kontroll över staden.
Rebellerna inledde en motattack i ett försök att bryta belägringen i slutet av oktober. Men deras framsteg avtog efter tidiga vinster.
En amerikansk serviceman har dödats av en improviserad sprängladdning samtidigt som han bekämpar den så kallade islamiska staten (IS) i Syrien, säger tjänstemän.