Chính quyền Mỹ đã có nhiều nỗ lực thu thập thông tin tình báo cơ bản về tình hình chiến sự ở Syria và Iraq, trong đó bao gồm về sức mạnh chiến đấu của tổ chức Nhà nước Hồi giáo tự xưng (IS). Chiến dịch không kích toàn diện do Mỹ dẫn đầu cho đến nay tuy không thể ngăn chặn được đà tiến công của IS nhưng có một yếu tố khác được cho là thành công về mặt tình báo và quân sự - đó là hoạt động phối hợp giữa Cục Tình báo trung ương Mỹ (CIA) và Bộ Chỉ huy Các chiến dịch đặc biệt phối hợp (JSOC) triển khai chiến dịch "tìm và diệt" nhằm vào các mục tiêu "giá trị cao" của Al-Qaeda và IS.
Những cuộc không kích bằng máy bay vũ trang không người lái (drone) - riêng biệt với chiến dịch trên không của JSOC - đã làm suy giảm đáng kể mối đe dọa từ nhóm Khorasan, một nhánh Al-Qaeda hoạt động tại Syria. Mới đây, thủ lĩnh nhóm Khorasan Muhsin al-Fadhli và chuyên gia chế tạo bom David Drugeon đã bị tiêu diệt. Những cuộc không kích có mục tiêu khác cũng tiêu diệt được một số nhân vật cao cấp của IS, bao gồm thủ lĩnh quân sự hàng thứ 2 là Hajji Mutazz.
Trong một nỗ lực quy mô hồi năm 2014, cộng đồng chuyên gia phân tích và điều hành chiến dịch đặc biệt đã huy động một loạt vệ tinh, thiết bị cảm biến cũng như công nghệ tiên tiến khác để "tìm và diệt" chiến binh Hồi giáo ở Syria và Iraq - bất chấp mạng lưới điệp viên trên mặt đất còn hạn chế để thu thập thông tin và cài đặt những thiết bị gián điệp điện tử.
Hình ảnh tin tặc IS Junaid Hussain trên Twitter.
Cũng như ở Pakistan và Yemen, tên lửa bắn từ drone được Mỹ lựa chọn để tiêu diệt những mục tiêu có giá trị ở Syria và Iraq. Trung tâm Chống khủng bố (CTC) của CIA hợp tác chặt chẽ với JSOC chịu trách nhiệm thu thập và phân tích thông tin tình báo về những mục tiêu quan trọng.
Người phát ngôn của Lầu Năm Góc Peter Cook cho biết, trong cuộc không kích ào ngày 10/9 vừa qua, nhân vật phụ trách hành chính của IS là Abu Bakr al-Turkmani bị giết chết gần thành phố Tal Afar, miền Bắc Iraq. Phần tử IS Abu Rahin Aziz, người Anh, cũng bị tiêu diệt vào tháng 7. Những cuộc không kích thành công ở Syria và Iraq là minh chứng cho thấy Mỹ có khả năng săn mục tiêu hiệu quả trong những khu vực mà không có sự hiện diện của quân đội Mỹ.
Adam Schiff, nghị sĩ đảng Dân chủ thuộc Ủy ban Tình báo Hạ viện, nhận định: "Mặc dù phải mất thời gian khá dài để xây dựng cơ sở tình báo ở Syria, nhưng năng lực của tình báo Mỹ có sự cải thiện mỗi ngày". Sau ngày 11/9/2001, Mỹ có nhiều thành công trong nỗ lực kết hợp kỹ thuật và công nghệ, đồng thời vai trò của đội ngũ chuyên gia phân tích mục tiêu ngày càng trở nên quan trọng đối với cộng đồng tình báo và quân sự.
CIA bắt đầu tăng cường nỗ lực "tìm và diệt" các mục tiêu khủng bố ở Syria từ đầu năm 2013, tức trước khi IS đánh chiếm được vùng lãnh thổ đáng kể của nước này. Khả năng săn tìm của CIA càng được cải thiện thêm khi Lầu Năm Góc quyết định mở chiến dịch thu thập thông tin từ trên không suốt 24 giờ với sự giúp sức từ Cơ quan An ninh Quốc gia Mỹ (NSA) với hoạt động giám sát tín hiệu điện tử và Cơ quan Tình báo Địa-Không gian Quốc gia (NGA) tiến hành do thám từ mặt đất. CIA và Tình báo Quốc phòng Mỹ (DIA) cũng gia tăng chương trình tuyển mộ nguồn tình báo con người.
Một cựu chuyên gia CTC cho biết, trong những năm gần đây, CIA đã phát triển thành công khả năng hiểu rõ cơ cấu các nhóm cực đoan hiện đại và cách hoạt động của chúng. Ngoài ra, năng lực phác họa chân dung các lãnh đạo bộ tộc ở Syria và Iraq cũng như cơ cấu tổ chức làng mạc địa phương cũng giúp CIA có thêm nhiều thành công.
Theo một chuyên gia phân tích quân sự có nhiều kinh nghiệm ở Trung Đông, chiến dịch "săn người" phải dựa vào 2 yếu tố: tình báo con người và điện tử. CIA không cài điệp viên người Mỹ hoạt động tại Syria và Iraq, song họ sử dụng điệp viên nước ngoài tuyển mộ từ các quốc gia giáp giới đồng thời hợp tác với cơ quan tình báo của Jordan, Arập Xêút và cộng đồng người Kurd. Về nỗ lực hợp tác của NSA và NGA, quan chức DIA Kimberly Arsenault đánh giá đó là "tài sản tình báo, gián điệp và do thám (ISR) lớn nhất" của Mỹ.
Sau khi Edward Snowden, cựu nhân viên NSA, tiết lộ một loạt tài liệu tình báo mật, điệp viên Al - Qaeda và IS cố gắng không sử dụng thiết bị điện tử để giao tiếp, thế nhưng chúng không thể trốn mãi trong hang mà phải ra ngoài để giao tiếp.
Một số mục tiêu IS sử dụng mạng xã hội khiến chúng dễ bị tình báo Mỹ phát hiện hơn. Như trường hợp của Junaid Hussain, tin tặc người Anh và chiến binh IS bị drone của Mỹ giết chết vào tháng 8 vừa qua gần thành phố Raqqa, miền Trung Syria - nơi được IS coi là "thủ đô" của chúng. Hussain đã phạm sai lầm khi post hình ảnh mang vũ khí tự động của hắn lên trang Twitter.