Nikki Haley riktade stor ilska mot både Syrien och Ryssland under sitt känslosamma anförande.
– Hur många fler barn ska behöva dö innan Ryssland bryr sig? Frågade hon åhörarna i säkerhetsrådet.
Syriens representant vid säkerhetsrådets extrainkallade möte förnekade att landet någonsin har använt kemiska stridsmedel.
Rysslands biträdande FN-ambassadör Vladimir Safronkov försvarade Syrien och hävdade att det utkast till resolution som Storbritannien, Frankrike och USA har presenterat var onödigt och alltför förhastat, men han ställde sig bakom tillsättandet av en utredning, rapporterar AFP.
USA kan agera ensamma
Nikki Haley sade även att USA kan komma att agera ensamma i Syrien om FN:s säkerhetsråd inte kan enas om hur man ska agera.
– När FN gång på gång misslyckas med sin uppgift att agera gemensamt, kan det uppstå lägen i vissa länder som kräver att USA agerar ensamt, sa hon.
– Av hänsyn till offren hoppas jag att resten av rådet äntligen är villiga att göra detsamma.
LÄS MER: Många civila dödsoffer i giftgasattack i Syrien
Förslag på resolution
Storbritannien, Frankrike och USA har presenterat ett utkast till säkerhetsrådsresolution, i vilken den misstänkta giftgasattacken fördöms. Där ställs långtgående krav på Syrien att samarbeta med en föreslagen FN-utredning.
LÄS MER: Strid i säkerhetsrådet om kemvapenattack
Storbritannien, Frankrike och USA förutsätter att det är Syriens regim som ligger bakom giftgasattacken i Idlib, medan Ryssland hävdar att det var de syriska rebellerna.
Ryssland har gång på gång använt sig av sin vetorätt i säkerhetsrådet i frågor kring Syrien. Landet har tidigare bland annat stoppat resolutioner om sanktioner och vapenvila.