Rapporten, som fokuserar på de luft- och natträder som utförts av amerikanska styrkor och deras specialstyrkor, konstaterar även att uppenbara krigsbrott inte har utretts eller lett till att ansvariga ställts till svars.
Amnesty uppmanar nu den afghanska regeringen att se till att ansvar kan utkrävas i framtida bilaterala säkerhetsöverenskommelser med Nato och USA.
– Tusentals afghaner har dödats eller skadats av amerikanska styrkor sedan invasionen, men offren och deras familjer har princip inte några chanser till rättvisa och upprättelse. Det amerikanska militära rättssystemet klarar i princip aldrig av att hålla sina soldater ansvariga för olagligt dödande eller andra övergrepp, säger Richard Bennett, Amnesty Internationals Asienchef i ett uttalande.
– Inget av de fall vi tittat på, som inbegriper över 140 civila dödsfall, ledde till att någon åtalades. Uppgifter om krigsbrott och olagligt dödande har till synes ignorerats, fortsätter han.
Qandi Agha, en före detta fånge hos amerikanska specialstyrkor 2012, har berättat om den dagliga tortyr han var tvungen att utstå.
– Fyra personer slog mig med kablar. De band mina ben och slog på mina fotsulor med en träpinne. De slog mig i ansiktet och sparkade mig. De dunkade mitt huvud i golvet, berättade han och sa att de även de stoppade hans huvud i en vattentunna och gav honom elchocker.
Formella utredningar av fall där civila dödats är extremt ovanliga. Amnesty känner bara till sex fall sedan 2009 där amerikansk militär har ställts inför rätta.
Enligt den internationella humanitära rätten (krigets lagar) innebär inte alla civila dödsfall krigsbrott. Men om civila misstänks ha dödats avsiktligt eller urskillningslöst eller som del av en oproportionerlig attack kräver detta en omedelbar och grundlig utredning.
– Vi uppmanar den amerikanska militären att omedelbart utreda de fall som vi har dokumenterat, liksom alla andra händelser i vilka civila har dödats. Offren och deras anhöriga förtjänar rättvisa, säger Richard Bennett.
Det huvudsakliga hindret för offren och deras familjer är det mycket bristande amerikanska militära rättssystemet. Systemet styrs av militära befälhavare och bygger till stor del på soldaters egna rapporteringar av deras handlingar för att bedöma lagligheten i operationerna
– Det finns ett akut behov av att reformera USA:s militära rättssystem. USA bör ta lärdomar från andra länder som gjort framsteg med att omskapa militära rättsliga system till icke-militära, säger Richard Bennett.