Mattis mengatakan Moskow mungkin akan bekerja dengan pemogokan pemerintah Suriah terhadap warga sipil.
"Entah Rusia tidak kompeten atau bersekongkol dengan Assad," kata Mattis. "Ada banyak laporan tentang penggunaan gas klorin atau tentang gejala yang bisa diakibatkan oleh gas klorin."
Akhir bulan lalu, pesawat militer Rusia lepas landas dari Humaymim Airfield di Suriah.
Amerika Serikat tidak mengatakan apakah jet tersebut menjatuhkan bom, namun menuduh Rusia berperan dalam pembunuhan warga sipil.
"Mereka adalah pasangan Assad dan apakah pesawat yang menjatuhkan bom itu adalah pesawat terbang Rusia atau pesawat terbang Suriah, saya lebih memilih untuk tidak mengatakannya sekarang," kata Mattis.
Mattis juga ditanya tentang kemungkinan pertemuan antara pemimpin Trump dan Korea Utara Kim Jong Un pada bulan Mei.
Dia mengatakan bahwa dia tidak ingin membicarakannya "sama sekali," mengatakan itu terserah kepada Departemen Luar Negeri dan anggota senior Gedung Putih untuk menjawab pertanyaan tentang kemungkinan pertemuan tersebut.