Ingen ska ha skadats i attacken, uppger en talesperson för koalitionen.
USA anklagar Iranstödda milisgrupper för att regelbundet avfyra raketer mot deras styrkor i Irak. Så sent som för några veckor sedan besköts samma bas med en raket.
Basen Ain al-Asad ligger omkring 20 mil från den syriska gränsen.