Under mötet, som hölls vid sidan av det ordinarie programmet, presenterade Biden stödpaketet som är värt 375 miljoner dollar och innehåller bland annat artillerigranater, pansarfordon och pansarvärnsvapen.
– Vi stöttar Ukraina och tänker inte dra oss ur, sade Biden.
Zelenskyj i sin tur tackade för det amerikanska stödet.
– Vi är väldigt tacksamma. Vi kommer inte att glömma det här, sade han.
En rad möten
Ukrainas president har radat upp möten med världsledare under G7-mötet, där han också deltar i två officiella sessioner. På söndagen pratade han med Kanadas premiärminister Justin Trudeau och Indonesiens president Joko Widodo, skriver han på Twitter. Han träffade också Sydkoreas president Yoon Suk-Yeol och tackade för landets finansiella stöd och de minröjningsfordon som levereras.
Under lördagen träffade Zelenskyj bland andra Italiens premiärminister Giorgia Meloni, Storbritanniens Rishi Sunak, Indiens Narendra Modi, Tysklands förbundskansler Olaf Scholz och Frankrikes president Emmanuel Macron.
Sydkorea och Japan i samtal
Under G7-mötet har också två av USA:s allierade, Sydkorea och Japan, försökt bättra på sina relationer som varit frostiga som en följd av Japans brutala kolonialisering av Koreahalvön i början 1900-talet.
Under söndagen besökte Japans premiärminister Fumio Kishida tillsammans med Sydkoreas president Yoon Suk-Yeol ett minnesmärke över koreanska dödsoffer för atombomben i Hiroshima 1945.
USA:s president bjöd på söndagen in de båda ledarna till ett formellt trevägssamtal i Washington, uppger en amerikansk tjänsteman.