В 1919 Сикорский эмигрировал в США, где в течение нескольких лет читал лекции, работал учителем, а в 1923 вместе с несколькими русскими эмигрантами – бывшими офицерами организовал компанию «Сикорский аэроинжиниринг», которая в 1928 вошла в состав корпорации «Юнайтед эйркрафт». Сикорский оставался генеральным конструктором этой компании до 1957. Первым самолетом, построенным Сикорским в США, был двухмоторный биплан S-29 (1923). В 1929 Сикорский создал для авиакомпании «Пан Америкен эйруэйз» двухмоторный S-38. Самолет имел короткий фюзеляж летающей лодки с высокорасположенным хвостовым оперением, вынесенным назад сдвоенной фермой, которая опиралась на крыло, а также убирающееся шасси. Затем Сикорский приступил к разработке конструкций летательных аппаратов с большой нагрузкой на крыло. Его четырехмоторные S-40 (1931) и S-42 (1932) были первыми в мире транспортными самолетами, оснащенными пропеллерами с постоянной скоростью вращения. S-42, созданный для дальних перелетов, установил в 1934 рекорд высоты (6220 м), имея на борту груз более 4900 кг. В том же году на S-38 было поставлено восемь мировых рекордов скорости.

К концу 1930-х годов эра летающих лодок закончилась, и Сикорский вновь занялся вертолетами. Уже в начале 1940-х годов был публично продемонстрирован полет по устойчивой траектории первого надежного вертолета его конструкции. Вертолеты Сикорского установили несколько мировых рекордов; в последующие годы они поставлялись в армию, их закупали различные гражданские государственные агентства и авиакомпании. Вертолет S-51 широко применялся в боевых операциях во время войны в Корее.

Сикорский был удостоен многих научных званий, являлся почетным членом научных обществ разных стран. Умер Сикорский в Истоне (шт. Коннектикут) 26 октября 1972.