לצד זאת, אירועים רבים העיבו על היחסים בין שתי המדינות. בשנת 2002, בוש פתח ביוזמה לפריסת מערכות הגנה כנגד טילים באירופה למקרה של התקפה מצד מדינות כמו איראן, קוריאה הצפונית ולוב. לשם כך פרשה ארצות הברית מהאמנה עליה חתמה בימי המלחמה הקרה, אמנה שהגבילה החזקת נשק אנטי-בליסטי (ABM treaty). רוסיה ראתה בתוכנית מעשה התגרות ואיום כלפיה, וטענה שמטרתה האמיתית של התוכנית היא סיכול יכולותיו של הצבא הרוסי.
הממשל הרוסי האשים את ארצות הברית בעידוד אלמנטים אנטי-רוסיים בזמן מהפכת הוורדים בגיאורגיה ב-2003, ולאחר מכן המהפכה הכתומה באוקראינה ב-2004. הממשל הרוסי ראה בזאת התערבות באינטרסים הגאוגרפיים של רוסיה.
בשנים הבאות קיים בוש שיחות עם מדינות שונות באירופה על מנת שישתתפו בפרויקט. גם הפלישה האמריקנית לעיראק בשנת 2003 הוסיפה לדרדור היחסים, ורוסיה התנגדה למלחמה זו בין השאר בגלל קשריה החיוביים עם משטרו של סאדם חוסיין. ב-29 במרץ 2004 הצטרפו שמונה מדינות – רומניה, בולגריה, סלובניה, סלובקיה, ליטא, לטביה ואסטוניה – לברית נאט"ו, והפכו בה לחברות מן המניין. הצטרפות מדינות אלו לנאט"ו, כולן חברות הגוש הקומוניסטי לשעבר כאשר חלקן אף היו חלק מברית המועצות, נתפסה בעיני רוסיה כצעד אגרסיבי שפירשו הרחבת ההגמוניה האמריקנית מזרחה אל עבר גבולותיה.
בעוד היחסים עם רוסיה בקדנציה הראשונה של בוש היו סבירים ומעורבים, בקדנציה השנייה המחלוקות פרצו ביתר שאת מעל לפני השטח, והיחסים הלכו והתערערו. תרמו לכך בעיקר הצעדים שעשתה ארצות הברית בשנים הקודמות ובעיקר הסוגיה מרכזית שעתידה תהיה לעמוד ביחסים בין המדינות בשנים הבאות - יוזמת מערכת ההגנה מפני טילים שבוש רצה לפרוס באירופה. בעוד בקדנציה הראשונה בוש היה טרוד בעיקר בענייני המזרח התיכון, בכהונתו השנייה הוא הביע את כוונתו להשלים את תוכניותיו באירופה. עקב כך הואץ המשא ומתן עם מדינות אירופאיות שונות, ולבסוף הוחלט להציב את מערכות יירוט טילים בפולין וצ'כיה. בוש סיכם זאת עם מנהיגי מדינות אלו, והדבר גורר תגובה חריפה מצד רוסיה ובכלל זה איומים צבאיים למחצה. ב-14 באוגוסט 2008, חודשים ספורים לפני שבוש עזב את הבית הלבן, הגיעו השיחות עם פולין לידי סיכום, וסוכם על פריסה של כעשרה מערכות יירוט טילים במדינה זאת.
מדבדב ואובמה.
בינתיים נשיא חדש הגיע לקרמלין, דמיטרי מדבדב הדמוקרט נבחר לתפקיד נשיא המדינה ואומנם נדמה היה שיוביל צעדים להתחממות בין היחסים אך פרץ אירוע נוסף שהידרדר למשבר חמור בין המדינות: המלחמה בין רוסיה לגאורגיה. באוגוסט 2008, פלשה רוסיה לגאורגיה, מדינה שנחשבה לפרו-אמריקנית. הדבר הביא לתגובות נוקבות מצד ממשל בוש, שגינה את הפלישה הרוסית בחריפות. ובינתיים מונה נשיא חדש בבית הלבן: ברק אובמה נבחר לנשיא ארצות הברית. עם כניסת אובמה לתפקיד נשיא ארצות הברית, הוכרז על אתחול ביחסים ובניית אמון. הקשרים בין שתי המדינות התהדקו והגיעו עד לכדי חתימת הסכם היסטורי לצמצום מאגרי הנשק הגרעיני בין שתי המדינות ואובמה אף פעל לביטול תוכנית הנשיא הקודם, ג'ורג' בוש הבן, להצבת סוללות טילי הגנה מפני טילים בליסטיים על אדמת פולין והחליט במקום זאת להציב את סוללות הטילים על ספינות שיהיו במזרח התיכון. אובמה ראה בתוכניתו להצבת סוללות הטילים על ספינות כטובה יותר וזאת בשל הירידה בחשש של רוסיה.
פוטין ואובמה.
ברם, בשנת 2012 פוטין נבחר מחדש לנשיא והיחסים בין המדינות הורעו שוב והמתיחות הגיעה לשיא עד לכדי חשש לפרוץ מלחמה קרה חדשה, לאחר סיפוח חצי האי קרים (2014), מעורבות רוסיה במלחמת האזרחים הסורית והאשמות של בכירים אמריקאים באשר להתערבות רוסית בהטיית תוצאות הבחירות לנשיאות ארצות הברית בנובמבר 2016. בדצמבר 2016 הורגשה הרעה נוספת ביחסים כאשר ברק אובמה הכריז על גירוש 35 דיפלומטים רוסים מארצות הברית בשל מה שממשל אובמה כינה ההתערבות הרוסית בקמפיין הבחירות בארצות הברית.
טראמפ ופוטין.
הנשיא הנבחר דונלד טראמפ דיבר עם פוטין בשיחת טלפון ב-14 בנובמבר 2016 והשניים דנו במאמצים לשיפור היחסים בין המדינות ולהסדרת מלחמת האזרחים בסוריה. בזמן שסנאטורים כמו ג'ון מקיין ומרקו רוביו העלו את חששותיהם באשר ליחסיו של טראמפ עם רוסיה חברי בית הנבחרים כדוגמת דנה רורבכר דווקא הגנו על גישה זו וציינו ששיתוף פעולה לצורך מאבק באסלאם הקיצוני הוא נחוץ.
ברם, יחסי המדינות לא ידעו שיפור מאז כניסת טראמפ לתפקידו ולמעשה הלכו והחריפו, זאת על רקע החלטת הנשיא אובמה בדצמבר 2016, על גירוש 35 דיפלומטים רוסים וסגירת שני אתרי נופש של דיפלומטים רוסים בארצות הברית, בשל החשדות למעורבות רוסית בבחירות הנשיאותיות וחשדות לניגוד אינטרסים של טראמפ בנוגע לרוסיה שהביאו לפתיחת שלל חקירות של הוועדה המיוחדת של הסנאט בדבר אותה מעורבות לכאורה. בסוף יולי 2017 ממשלת רוסיה הורתה על צמצום הסגל הדיפלומטי האמריקני ברוסיה ל-455, מה שאילץ את האמריקנים לצמצם את מספר המועסקים בכ-750, רובם אזרחים רוסים ובנוסף נסגרו מתקן נופש ומחסן ששימש את עובדי הקונסוליות האמריקנים. בסוף אוגוסט 2017 הגיעה התגובה האמריקנית כאשר הורתה מחלקת המדינה האמריקאית על סגירת הקונסוליה הרוסית בסן פרנסיסקו וצמצומן של שתי נציגויות נוספות בוושינגטון ובניו-יורק. צעד שטומן בחובו פוטנציאל לדרדור היחסים עד לרמתם בשלהי המלחמה הקרה כשב-1986 גירשה כל אחת משתי המדינות עשרות דיפלומטים של המדינה השנייה. ב-11 באפריל 2018, בעקבות מחלוקת בנושא הישארותו בשלטון של בשאר אסד, הגיעו יחסי ארצות הברית-רוסיה לשפל חסר תקדים על פי הנשיא טראמפ, שאמר כי היחסים כיום הם "הגרועים ביותר מעולם, אפילו יותר מאשר בתקופת המלחמה הקרה". בנוסף, איימה רוסיה כי במקרה של מתקפה אמריקנית, רוסיה תגן על סוריה על ידי יירוט הטילים ואולי אף תקיפה של משגרי הטילים. המצב ביחסי המדינות נעשה גרוע עוד יותר כאשר נרמז שבריטניה וצרפת ישתתפו בתקיפה האמריקנית, אם תהיה.
טראמפ ופוטין נפגשו לראשונה בשולי פסגת G20 ב-7 ביולי 2017 בהמבורג, גרמניה. מפגש פסגה ראשון בין השניים התקיים ב-16 ביולי 2018 בהלסינקי, פינלנד.
ביידן ופוטין.
בינואר 2021 הודיע ג'ו ביידן, זמן קצר לאחר כניסתו לתפקיד, על כוונתו להאריך את הסכם סטארט החדש בחמש שנים.
בתחילת מרץ 2021 הודיע ביידן על סנקציות ראשונות על רוסיה כמחאה על מעצר נבלניי. ב-16 במרץ פורסם דוח לפיו רוסיה פעלה בהוראת הנשיא ולדימיר פוטין להשפיע על הבחירות בארצות הברית באמצעות תמיכה בדונלד טראמפ והשמצת ג'ו ביידן ומפלגתו. למחרת קרא ביידן לפוטין רוצח ואמר שישלם על התערבותו. כמו כן, נשאל ביידן בראיון לרשת ABC: "האם פוטין רוצח?" ביידן ענה שכן. בתגובה, לאחר מספר שעות השיבה רוסיה את שגרירה מארצות הברית בחזרה לרוסיה.
באפריל 2021, הוטלו סנקציות חדשות על רוסיה בעקבות בהתערבות הרוסית בבחירות לנשיאות ארצות הברית ב-2016 ועבירות סייבר נוספות שהממשל האמריקני טוען כי ביצעה. בתגובה, גורשו דיפלומטים.
על רקע היחסים המתוחים ובייחוד התחממות הגזרה בגבול אוקראינה–רוסיה במסגרת מלחמת האזרחים באוקראינה, בדצמבר 2021 המנהיגים שוחחו ביניהם בועידת וידאו, פוטין שוחח מתוך חדר הישיבות של המועצה לביטחון לאומי של רוסיה בארמון הסנאט שב בעוד ביידן עשה זאת מתוך חדר המצב של הבית הלבן. המנהיגים הסכימו לקיים דיאלוג להקלה בסנקציות על רוסיה ומתן ערבויות לאי התרחבות נאט"ו אל שטחי רוסיה, בעוד ביידן איים על נקיטת צעדים קיצוניים ביחס לרוסיה עם כוחותיה יפלשו לאוקראינה.
ריכוז הכוחות הרוסיים בצמוד לגבול אוקראינה–רוסיה (וגם בשטח בלארוס וחצי האי קרים) יצר חשש מפלישה לאוקראינה. ב-14 בפברואר 2022 דובר הקרמלין אמר שהיחסים בין רוסיה לארצות הברית הגיעו לנקודת שפל. מדינות ה-G7 תמכו באוקראינה והצהירו שהן ערוכות להטיל עיצומים במקרה של פלישה. בנוסף להעברת נשק לאוקראינה ואיום בעיצומים, היה מאבק הסברתי שכלל חשיפה מהירה ומיידית של מידע מודיעיני לגבי פעילות הרוסים. המגעים הדיפלומטיים נמשכו.
ב-21 בפברואר, רוסיה הודיעה על הכרה בעצמאות של שתי הרפובליקות העממיות. ארצות הברית ומדינות נוספות טענו שפוטין כבר קיבל החלטה לפלוש. הצעד גרר גינויים והטלת עיצומים. ביידן תיאר זאת כהתחלה של פלישה רוסית לאוקראינה. ב-24 בפברואר רוסיה פתחה במתקפה צבאית על אוקראינה. ארצות הברית הטילה עיצומים נוספים. במהלך הלחימה, ארצות הברית סיפקה סיוע כלכלי וצבאי לאוקראינה. בהמשך המשבר נשלחו חיילים לחברות נאט"ו אך לא לאוקראינה, שלא הייתה חברה בברית. ב-27 בפברואר רוסיה העלתה את הכוננות הגרעינית. ארצות הברית הטילה עיצומים כמו סגירת את המרחב האוויר שלה בפני כלי טיס רוסיים. בנאומו בקונגרס כינה ביידן את פוטין "דיקטטור" וקרא לעולם לגרום לו "לשלם מחיר על התוקפנות". בהמשך האשים ברצח עם. ביידן הודיע על הורדת דרג הסחר של רוסיה לצורך הטלת סנקציות נוספות. רוסיה הטילה עיצומים על בכירים בארצות הברית.
שיתופי פעולה.
שיתוף פעולה כלכלי.
ארצות הברית, למרות הבעיות בתחום המדיני באופן מסורתי היא אחת משותפות המסחר המובילות של רוסיה. בשנת 2005, הסחר בין המדינות הגיע לכמעט 20 מיליארד דולר, ואילו הייצוא הרוסי הסתכם ב-15 מיליארד דולר, בעוד שהייבוא בארצות הברית הגיע ל-3 מיליארד.