Mối quan hệ hai nước đã bị hủy hoại trong một thời gian do Hoa Kỳ ném bom Đại sứ quán Trung Quốc tại Belgrade vào tháng 5 năm 1999, được Nhà Trắng tuyên bố là sự sai lệch giữa tình báo và quân đội, mặc dù một số người Trung Quốc cho là có chủ ý. Trong mọi trường hợp, Bắc Kinh trong nhiều ngày đã bị rung chuyển bởi các cuộc biểu tình lớn chống Mỹ. Đến cuối năm 1999, quan hệ bắt đầu dần được cải thiện. Vào tháng 10 năm 1999, hai nước đã đạt được thỏa thuận về bồi thường cho gia đình của những người là nạn nhân, cũng như các khoản thanh toán cho các thiệt hại đối với các tài sản ngoại giao tương ứng ở Belgrade và Trung Quốc. Quan hệ Mỹ-Trung năm 1999 cũng bị tổn hại bởi những cáo buộc rằng một nhà khoa học người Mỹ gốc Hoa tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos đã trao bí mật hạt nhân của Mỹ cho Bắc Kinh.