Møtet med forsvarsminister sjeik Mohammed bin Salman, som er en av sønnene til Saudi-Arabias konge, var et initiativ fra Putin for å ta kontakt med fiender av Syrias president Bashar al-Assad i regionen.
Møtet ble avholdt i Sotsji i Russland søndag.
Etter møtet sa den russiske utenriksministeren Sergej Lavrov at de to ønsker å samarbeide, og at begge ønsker å hindre opprettelsen av et «terroristisk kalifat».
Kritisk til Assad-støtte
Assads fiender i regionen, blant dem Saudi-Arabia, er sterkt kritiske til det russiske engasjementet til støtte for Assad.
Lavrov innrømmet at Saudi-Arabia er bekymret over Russlands målsetting. Samtidig forsikret utenriksministeren om at Russland bare angriper ekstremister, blant dem IS og Nusrafronten, som er knyttet til Al Qaida.
De russiske luftangrepene avsporet tidligere i år en gryende kontakt mellom de to landene. I tillegg til koblingen til Assad i Syria, har Saudi-Arabia hatt vansker med å godta Russlands forbindelser til erkefienden Iran.
– Vi uttrykte vår bekymring for at operasjonene kunne framstå som en allianse mellom Russland og Iran. Men våre russiske venner forsikret oss om at hovedmålet for engasjementet er kampen mot IS og terrorisme, sier den saudiarabiske utenriksministeren Adel al-Jubeir.