Utspelet från det amerikanska utrikesdepartementet, på Pompeos sista heldag på jobbet, innebär en ytterligare skärpning av tonen mot Peking.
"Vi kommer inte att vara tysta. Om det kinesiska kommunistpartiet tillåter folkmord och brott mot mänskligheten på sin egen befolkning, vad kan det då betyda för den fria världen i en överskådlig framtid", skriver Pompeo.
Människorättsgrupper beräknar att en miljon uigurer är fängslade i läger i Xinjiang.
Pompeos verbala angrepp kan komma att välkomnas av den tillträdande regeringen. Blivande president Joe Biden har markerat att mänskliga rättighetsfrågor ska stå högt på hans utrikespolitiska agenda, skriver AFP.
Även Storbritanniens utrikesminister Dominic Raab anklagar Kina för bland annat brott mot mänskliga rättigheter i landets behandling av uigurer och andra muslimska minoriteter.
Men USA:s språkbruk i fördömandet är det starkaste hittills från någon regering.