USA har öppnat för att sälja stridsflygplanen till Turkiet men först måste en sådan affär godkännas av kongressen.
I brevet från senatorerna står det att kongressen inte bör överväga framtida stöd till Turkiet, inklusive en F-16-affär, förrän Sverige och Finland släpps in i Nato.
"Att inte ratificera protokollet eller ge en tidsplan för ratificeringen hotar alliansens enighet vid ett avgörande ögonblick i historien då Ryssland fortsätter sin oprovocerade invasion av Ukraina", står det i brevet.
Senatorer från både Demokraterna och Republikanerna har undertecknat brevet, bland andra de tidigare demokratiska presidentaspiranterna Amy Klobuchar och Kirsten Gillibrand liksom Alaskarepublikanen Lisa Murkowski.
