Ankara sagde, at angrebene var som gengældelse for et syrisk morterangreb, der dræbte fem mennesker i Tyrkiets sydøstlige by Akcakale i Sanliurfa-provinsen tidligere onsdag.
I et brev til FN's Sikkerhedsråd fordømte Ankara beskydningen som "en åbenlys krænkelse af international lov", og bad verdensorganet om at tage skridt til at stoppe sådanne "aggressionshandlinger."
Det tyrkiske parlament skal torsdag drøfte et forslag om grænseoverskridende militæroperationer i Syrien, "når det anses for nødvendigt."
NATO-ambassadører holdt også et hastemøde sent om aftenen i Bruxelles for at diskutere den syriske beskydning og den tyrkiske bagslag.
Alliancen gav Syrien skylden for hændelsen og krævede, at Damaskus stoppede, hvad det kaldte aggressive handlinger mod medlemslandet Tyrkiet.
I mellemtiden forsikrede den amerikanske udenrigsminister Hillary Clinton i en telefonsamtale den tyrkiske udenrigsminister Ahmet Davutoglu om Washingtons fulde opbakning til Ankara i NATO og FN, sagde det tyrkiske udenrigsministerium i en erklæring.
Separat sagde talsmand for Det Hvide Hus, Tommy Vietor, "Vi står sammen med vores tyrkiske allierede og fortsætter med at konsultere tæt om vejen frem."
Udtalelserne kom på trods af den syriske regerings gestus for at kondolere det tyrkiske folk over det dødelige morterangreb og for at iværksætte en undersøgelse af kilden til beskydningen.
Damaskus opfordrede også til en ende på overførslen af terrorister til Syrien, som har været plaget af mere end et års dødbringende uroligheder.
Syrien anklager visse vestlige og regionale lande, herunder Saudi-Arabien, Qatar og Tyrkiet, for at bevæbne og finansiere oprørere, der kæmper mod den syriske præsident Bashar al-Assads regering.
(Tryk på TV)
