ไทยและสหรัฐฯ ได้ลงนามในกรอบความตกลงด้านการค้าการลงทุน (Trade and Investment Framework Agreement: TIFA) เมื่อวันที่ 23 ตุลาคม 2545 เพื่อแลกเปลี่ยนและหารือในประเด็นสำคัญต่างๆ เช่น ทรัพย์สินทางปัญญา พิธีการด้านศุลกากร และการลงทุน เพื่อเป็นการปูทางสู่การทำความตกลงเขตการค้าเสรีไทย-สหรัฐฯ (รายละเอียดกรอบความตกลงด้านการค้าการลงทุน) ซึ่งหลังจากที่ทั้งสองฝ่ายสามารถมีผลงานที่น่าพอใจ ผู้นำของทั้งสองประเทศจึงได้เห็นชอบให้เริ่มการเจรจาเพื่อจัดทำเขตการค้าระหว่างกัน ในช่วงการประชุมผู้นำเอเปค 2003 เมื่อวันที่ 19 ตุลาคม 2546 ณ กรุงเทพฯ โดยในการเจรจาครอบคลุมทั้งเรื่องการเปิดตลาดด้านการค้าสินค้า การค้าบริการและการลงทุน และความร่วมมือที่เกี่ยวข้องกับการค้าต่างๆ

ในเบื้องต้นทั้งสองฝ่ายได้แบ่งกลุ่มการเจรจาไว้ทั้งสิ้น 22 กลุ่ม อาทิ การเปิดตลาด ทรัพย์สินทางปัญญา สิ่งทอ มาตรการปกป้องทางการค้า มาตรฐานสินค้า มาตรฐานสุขอนามัย พิธีการด้านศุลกากร นโยบายการแข่งขัน การค้าบริการ การลงทุน และการเคลื่อนย้ายบุคคล เป็นต้น โดยแต่ละกลุ่มจะมีผู้นำเจรจา

ทั้งนี้ ไทยและสหรัฐฯ ได้เริ่มเจรจารอบแรกเมื่อวันที่ 28 มิถุนายน - 2 กรกฎาคม 2547 ณ มลรัฐฮาวาย สหรัฐฯ โดยได้เจรจาในเรื่อง สินค้าเกษตร สิ่งทอ มาตรฐานสุขอนามัย ทรัพย์สินทางปัญญา มาตรการปกป้องทางการค้า กฎระเบียบทางการค้า การจัดซื้อจัดจ้างโดยรัฐ การค้าบริการระหว่างแดน การลงทุน การบริการด้านการเงิน โทรคมนาคม e-commerce วิทยศาสตร์และเทคโนโลยี แรงงาน และสิ่งแวดล้อม ส่วนการการเจรจาครั้งที่ 2 ได้จัดขึ้นเมื่อวันที่ 10-15 ตุลาคม 2547 ณ มลรัฐฮาวาย โดยได้มีการหารือในทุกเรื่อง ยกเว้น พิธีการด้านศุลกากรและการเคลื่อนย้ายนักธุรกิจ และได้มีการเพิ่มการเจรจาในกลุ่ม ธุรกิจขนาดกลางและย่อม และความร่วมมือ ซึ่งการเจรจาทั้งสองรอบเป็นการหารือแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยที่ยังไม่มีการเจรจาในรายละเอียดแต่อย่างใด การเจรจารอบที่ 4 มีขึ้นระหว่างวันที่ 11-15 กรกฎาคม 2548 เมือง Great Falls มลรัฐมอนแทนา สหรัฐอเมริกา ตามคำเชิญของ Senator Max Baucus วุฒิสมาชิกมลรัฐมอนแทนา ซึ่ง เจรจาในหลายเรื่องได้แก่ การเปิดเสรีตลาดสินค้าและบริการต่างๆ (รวมทั้งภาคการเงิน) ทรัพย์สินทางปัญญา แรงงานและสิ่งแวดล้อม วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การเสริมสร้างขีดความสามารถทางค้าและวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม ตลอดจนประเด็นกฎหมาย เป็นต้น ไม่มีการเจรจากลุ่มมาตรการและระเบียบพิธีการด้านศุลกากร เนื่องจากผู้เจรจาฝ่ายสหรัฐฯ ไม่สะดวกที่จะเข้าร่วมการประชุมในครั้งนี้

นอกจากนี้ ยังมีการจัดกำหนดการเสริมระหว่างการหารือสำหรับบางกลุ่มเจรจาด้วย กล่าวคือ 1) ผู้แทนกลุ่มสินค้าอุตสาหกรรม และกลุ่มเปิดเสรีบริการศึกษาดูงานการดำเนินกิจการของ FedEx ที่สนามบิน Great Falls และหารือโต๊ะกลมกับภาคเอกชนท้องถิ่น 2) ผู้แทนกลุ่มสินค้าเกษตรร่วมการสัมมนาเชิงปฏิบัติการด้านมาตรการสุขอนามัยพืชและสัตว์ และศึกษาดูงานหน่วยงานเกษตรของสหรัฐฯ 3) ผู้แทนกลุ่มการเสริมสร้างขีดความสามารถทางค้าฯ ศึกษาดูงาน Small Business Development Centre 4) ผู้แทนกลุ่มการจัดซื้อภาครัฐรับฟังการบรรยายสรุปการจัดซื้อภาครัฐของสหรัฐฯ และ 5) ผู้แทนกลุ่มแรงงานหารือกับหัวหน้าคณะทำงานของ Senator Max Baucus วุฒิสมาชิกมลรัฐมอนแทนา