Avtalen kan bli kunngjort allerede i kveld dersom forhandlingene lykkes.
Forhandlingene har ifølge amerikanske tjenestemenn pågått hele den siste uken mellom USAs utenriksminister Kerry og Russlands Lavrov.
Avtalen omfatter et mye større militært og etterretningsmessig samarbeid enn landene har hatt til nå, der amerikanske og russiske tropper i større grad skal samordnes i kampen mot IS og andre ekstremistgrupper.
Delvis våpenhvile
Avtalen skal også legge til rette for at humanitære forsyninger kan leveres til flere til beleirede syriske byer, trolig gjennom en delvis våpenhvile for enkelte områder.
Amerikanske diplomatkilder sier til nyhetsbyrået AP at de er skeptiske til om en ny avtale med Russland kan fungere, men at de likevel vil prøve.
– Alvorlig uenighet
Da USAs utenriksminister John Kerry for litt siden passerte gjennom pressesenteret her på G20-toppmøtet, svarte han at en Syria-avtale idag vil «avhenge av enighet om enkelte spørsmål».
President Obama sa i formiddag at det fortsatt gjenstår «alvorlig uenighet» mellom de to landene på mange punkter.
– Vi er ikke der enda, og jeg tror det er for tidlig å si at vi ser en klar vei fremover, men det er i det minste en mulighet for at vi kan gjøre noen fremskritt, sa Obama på en pressekonferanse her i Hangzhou tidligere idag.
Tidligere forsøk strandet
Tidligere forsøk på å koordinere Russlands og USAs militærinnsats har blitt vanskeliggjort av at de to landene støtter hver sin part i den syriske borgerkrigen.
USA støtter syriske og kurdiske opposisjonsgrupper som kjemper mot IS og president Assads regjeringsstyrker.
Russland mener Assad bør bli sittende, og beskyldes fra amerikansk side for å ha angrepet amerikansk-støttede opposisjonsgrupper fremfor å prioritere IS-mål.
- Les også:
Første våpenhvile siden april
Forrige gang Russland og USA ble enig om en delvis våpenhvile var i april i år. Men avtalen holdt ikke lenge.
Om det går bedre denne gang får vi trolig svar på når Barack Obama og Vladimir Putin møtes her i Hangzhou om noen timer.