2015年6月23-24日，第七輪中美戰略與經濟對話在美國首都華盛頓舉行，習近平主席特別代表國務院副總理汪洋、國務委員楊潔篪率代表團訪美，并與美國總統奧巴馬特別代表國務卿克里、財政部長雅各布·盧共同主持此次對話。科技部長萬鋼作為中方代表團正式成員出席會議。
6月23日，在汪洋副總理與美國財政部長雅各布·盧主持召開的經濟對話專題會議上，萬鋼部長圍繞通過創新發展提升全要素生產率發言。萬鋼部長介紹了中國的創新戰略、加強知識產權保護的政策措施以及在促進中美創新合作方面所做的工作，重點介紹了在6月22日舉行的第六次中美創新對話上雙方所達成的成果共識。萬鋼部長指出，中美科技創新合作促進了經貿合作，是推動兩國關系不斷向前發展的重要力量，希望雙方共同努力，營造有助于創新創業的良好環境，為中美新型大國關系作出應有的貢獻。
6月24日，在楊潔篪國務委員與美國常務副國務卿布林肯主持召開的戰略對話大范圍會談上，萬鋼部長就科技合作議題發言。萬鋼部長表示，中美長期以來在科技領域保持良好合作關系，在多個領域、不同層次上建立起務實、高效的合作機制，在基礎研究、創新政策、能源、農業、環境、衛生、海洋、氣象、地震、可持續發展等諸多領域顯示出巨大潛力,啟動了清潔爐灶、心腦血管疾病防治等多個合作項目，就開展“智慧城市/城市化智能基礎設施”聯合研究達成共識。萬鋼部長總結了中美清潔能源聯合研究中心（CERC）一期合作成果，表達了對CERC二期合作的期望，以發展清潔能源、應對氣候變化為例，指出雙方積極落實兩國領導人提出的應對氣候變化的宏偉目標，在清潔能源科技領域切實合作，增強了兩國在該領域的科技創新能力。
萬鋼部長還出席了兩國元首特別代表主持的第七輪戰略與經濟對話和第六輪中美人文交流高層磋商聯合開幕式、聯合歡迎晚宴等活動。
此訪期間，萬鋼部長與美國總統科技助理、白宮科技政策辦公室主任約翰·霍爾德倫博士就科技創新合作舉行小范圍會談；與美國能源部長莫尼茲就能源科技合作進行交流。
