美国苏联在二战的哪一场战役中合作过

这主要看你如何理解“合作”了。
从广义上来讲，美国和苏联作为盟国，同时打击共同的敌人就算合作了。这种合作关系贯穿整个而战，从美苏开始结盟时开始算起到冷战开始。
但如果从狭义上来讲，美苏好像并没有真正一场战役是并肩作战的。毕竟一个在东线，另一个在西线。
说道北非战场，作反法西斯战争的为一块重要的拼图，是英美带着其它小弟（自由法国之类的）与德国和意大利的部队之间展开的作战，跟苏联一点关系也没有。不过北非战役确实是极大地影响到了整个反法西斯战争的进程。丘吉尔的名言“Now this isnot the end, it is not even the beginning of the end. But, it is, perhaps, theend of the beginning."就是指的二战的转折点之一的阿拉曼战役的胜利。
至于太平洋战场，基本上都是美国在打，为什么呢？因为苏联和日本在诺门罕战役之后的1938年十月就签署了停战协定，而珍珠港事件却发生于1941年12月日，也就是说苏联在美日宣战前就和日本停战了。而最后苏联又在1945年8月8日和日本宣战，而日本于1945年9月2日就签署了投降协议，也就是说苏联最后又打了不到一个月的仗。就是说，在时间上美苏两国并没有太多的交集，也就导致了军事上的合作的可能性很低。然后地理上，美国基本上都在太平洋的岛屿上对日作战，而苏联主要集中于中国东北，所以地理位置上也导致军事合作基本不可能。事实上美苏两国也没有关于在亚洲太平洋战场上有过军事合作的记录。
最后就是关于苏美最有可能合作的欧洲战场了。但是自从1944年8月8日以美国为首的盟军登陆诺曼底开始，到1945年4月左右美苏在易北河会师的时候，苏联和美国之间都隔着个纳粹德国，造成美国在西线作战，苏联在东线作战，彼此之间没有联系。但等到柏林战役要打响的时候，美国人却放弃了进军柏林的计划，将柏林拱手让给了苏联人。这点在艾森豪威尔的回忆录中也有提到，是说美国当局认为攻克柏林所需要付出的代价太大，而且所得的利益也不多，简而言之就是“性价比”不高，所以选择了让步。就像美国没有选择登陆日本本土而是通过扔原子弹威慑日本的做法一样，都是考虑到伤亡，物资损失之类的问题。
纵观全局，美国苏联好像并没有在哪一场“战役”中合作过，但他们俩毕竟是并肩作战。（除了打波兰的时候，苏联和纳粹德国结盟了，详情参阅《苏德互不侵犯条约》）是这两个国家带领着其他的国家一起打败的纳粹德国。
而且美苏之间在战略上是互帮互助的。
美国当时在物资，装备上大量援助苏联，对苏联在伟大的卫国战争中的胜利有着不可磨灭的贡献。根据一份来自于互联网的资料显示美国援助苏联的物资包括:
飞机 14018架
坦克和自行火炮 7056辆
装甲车4500辆
反坦克炮5800门
高射炮 7944门
冲锋枪 108293枝
机枪121900挺
鱼雷艇 197艘
猎潜艇 105艘
炸药 13.2237万吨
子弹炮弹发射药 13.0713万吨
无线电台 5899部
雷达 348部
电话机 33万部
电话线约150万公里
海底电缆 3300公里
汽车 409526辆
吉普车79000辆
汽车轮胎 360万副
火车头 1981辆
拖拉机 8071辆
摩托车 32200辆
货船 90艘
船用发动机 7784台
金属切削机床 38100台
汽油 123万吨
各类化学品 63万吨
钢材 259万吨
铜 38.76万吨
铝 25.64万吨
肉罐头 66.46万吨
香肠和猪牛油 66.3万吨
植物油 46.94万吨
奶粉蛋粉奶酪 32.87万吨
其它食品5.57万吨
食用碱 8165吨
军靴 1541万双
皮革 4.5万吨
这些物资支撑着苏联度过了最战斗艰难的时期并帮助它走向胜利。
反观苏联也对于美国提供了莫大帮助。根据资料记载，二战中的伤亡人数：
美国伤亡60万人(其中战死38万人) 其中部分还是太平洋战场上的伤亡
而苏联军队伤亡在1200万左右.阵亡866万。从伤亡人数上我们就能明显的看出苏联的贡献。而根据统计，欧洲战场东西线德军部署的兵力的比例为9:1，也就是说苏联帮着美国牵制住了大部分的德军兵力，否则如果诺曼底登陆的时候盟军面临的是百万精锐德国大军的话后果可想而知。
所以在广义上美苏两国是在名为“反法西斯”的战役中合作过。

两只军队共同打一场战役的没有，只有相互策应，例如为了盟军阿登战役的成功实施，苏军提前开始了奥得河战役。

第二次世界大战（World War II，简称二战，亦可称世界反法西斯战争）。1939年9月1日—1945年9月2日，以德意志第三帝国、意大利王国、日本帝国三个法西斯轴心国和匈牙利王国、罗马尼亚王国、保加利亚王国等仆从国为一方，以反法西斯同盟和全世界反法西斯力量为另一方进行的第二次全球规模的战争。
从欧洲到亚洲，从大西洋到太平洋，先后有61个国家和地区、20亿以上的人口被卷入战争，作战区域面积2200万平方千米。据不完全统计，战争中军民共伤亡9000余万人，4万多亿美元付诸流水。
第二次世界大战最后以美国、苏联、英国、中华民国等反法西斯国家和世界人民战胜法西斯侵略者赢得世界和平与进步而告终。

诺曼底登陆，美苏两线夹击德国，一面是美国从诺曼底登陆，一面是苏联由莫斯科保卫战以后全面反击，直扑德国本土。

在我的所知里，两国没有直接合作
大概就是柏林之战时，苏联往西打，盟军往东打，最后会合
在一定意义上，双方互相牵制德军兵力，也算是合作了