Human Rights Watch (HRW) beskriver ett ”tydligt mönster” när det gäller användning av kemiska vapen.
President Bashar al-Assads styrkor ökar även användningen av klorgas och använder robotar fyllda med klor i striderna nära Damaskus, enligt rapporten från HRW.
De senaste sex månaderna har regeringen använt stridsplan, helikoptrar och markstyrkor för att leverera klorgas och sarin i Damaskus, Hama, Idlib och Aleppo, säger organisationens ordförande Kenneth Roth.
LÄS MER: Tillerson: Syrien ansvarigt för gasattacken
Han kallar agerandet för ”utspridd och systematisk användning av kemvapen”.
I april sade Assad i en intervju att den misstänkta saringasattacken i Khan Sheikhun var ”100 procent” påhittad, och tjänade som en förevändning för amerikanska angrepp på en syrisk flygbas.
Human Rights Watch har intervjuat 60 vittnen och samlat bilder och videor med information om den misstänkta attacken den 4 april och tre andra påstådda användningar av nervgas i december 2016 och 2017.
Enligt HRW dödades minst 92 människor, varav 30 barn, av saringas i Khan Sheikhun och hundratals fler skadades. Det brittiskbaserade oppositionella Syriska människorättsobservatoriet (SOHR) har tidigare sagt att dödssiffran var 88.
LÄS MER: Misstänkt gasattack mot civilia syrier
De påstådda attackerna är systematiska och i vissa fall riktade mot civila, vilket kan göra att det handlar om brott mot mänskligheten, enligt HRW.