美國政府十二日證實，
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，北韓這次核試之前曾經知會美國。美國政府同時表示，
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，美國國務卿凱瑞與中國大陸外交部長楊潔篪已經建立了良好的工作關係，
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，正緊密合作處理北韓核武議題。
此外，
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，美國總統歐巴馬十二日致電南韓總統李明博，
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，重申美國承諾防衛南韓，
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，包括以核子保護傘來嚇阻北韓。歐巴馬和李明博都譴責北韓核試違反國際公約，
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，並同意在聯合國安理會等方面密切合作，
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，尋求阻止北韓發展核武和彈道飛彈計畫，
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，降低核武擴散危機。歐巴馬也承諾，將與候任南韓總統朴槿惠繼續攜手，加強美韓合作。
美國國務院發言人盧嵐女士在例行簡報中指出，北韓透過管道「確實在事前通知我們」，但未說明核試的具體時間；美國則當即勸阻北韓，並詳細說明美國的一貫立場，但顯然美國的勸阻未能奏效。
盧嵐表示，凱瑞在事前已了解北韓意圖，事後立即與楊潔篪、南韓外交部長金星煥、日本外務大臣岸田文雄通電話；也試著與俄羅斯外長拉夫若夫通電話，但拉夫若夫出國訪問，未能通上話。凱瑞在電話中表示，國際社會必須盡速作出強烈回應，並清楚讓北韓了解違反聯合國安理會決議將招致強烈後果。
凱瑞也向日、韓兩國「重申了我們對大韓民國及日本的各項安全承諾」，並表示美國將提供更多嚇阻性的安全承諾，「這些承諾包括我們的核子保護傘及傳統軍力」。
盧嵐指出，安理會順利通過第二○八七號決議案，中方有其貢獻，「我們一直與中國極為密切的合作」，也一直密切磋商如何有效履行這項決議案。盧嵐表示，凱瑞上任後，最早打電話的對象之一就是楊潔箎，當時在電話中即談及北韓核武，兩人可謂已建立了良好的工作關係，「彼此都很了解對方」。
十二日晚，美國總統歐巴馬對國會發表年度國情咨文，談及「美國要繼續領導各方以預防全球最危險的武器擴散」。歐巴馬說，「北韓政權必須知道，唯有履行國際義務，他們才能獲致安全與繁榮」；相反的，核試等挑釁行為只會使北韓進一步孤立。歐巴馬強調，美國和盟國站在一起，「強化我們的飛彈防禦，並領導世界採取果決的行動因應這類威脅」。
歐巴馬並表示，美國將採取必要措施以防止伊朗取得核武，並表示要與俄羅斯合作，進一步裁減兩國的核武，並持續共同領導全球，「確保核武材料不會落入不法之徒手中」。，