Ashton Carter y Han Min-koo también expresaron su "grave preocupación" por la intención del Corea del Norte de llevar a cabo el lanzamiento de un misil de largo alcance y una prueba nuclear.
El ministro surcoreano de Defensa y su homólogo estadounidense reafirmaron que ninguna agresión o provocación militar de Corea del Norte debe ser tolerada.
Corea del Norte niega cualquier papel en el hundimiento del Cheonan que Seúl atribuye a Pyongyang.
Corea del Norte se ha comprometido a llevar a cabo pruebas nucleares y continuar con el lanzamiento de lo que dice es un cohete para poner un satélite en órbita.
Carter y Han se reunieron el lunes en Seúl para conversar sobre su preparación para la defensa conjunta Corea del Norte y para discutir sobre el mando operativo de sus fuerzas conjuntas en el caso de la escalada de tensión entre Corea del Norte y del Sur.
Los dos ministros también acordaron impulsar la cooperación en el ciberespacio para mejorar la seguridad de la infraestructura crítica, incluyendo los sistemas de información.
Estados Unidos tiene cerca de 28.500 soldados en Corea del Sur.
Corea del Norte acusa a EEUU de conspirar con los aliados regionales para derrocar a su gobierno. Pyongyang dice que nunca renunciará a su disuasión nuclear a menos que Estados Unidos ponga fin a su política hostil hacia Corea del Norte.