Obama se stal prezidentem Spojených států 20. ledna 2009. Spojené státy se potýkaly s těžkou recesí. Požádal Kongres o dodatečné výdaje ve výši 787 miliard dolarů (787 000 000 000 Kč), aby se pokusil recesi ukončit. Tento plán nazval stimulační zákon. Stimulační zákon financoval mnoho silničních projektů, poskytl peníze školám, poskytl daňové úlevy mnoha Američanům a financoval mnoho vědeckých a výzkumných projektů.
Pokračoval ve finanční pomoci, kterou zahájil George W. Bush, a poskytl miliardy dolarů automobilkám a bankám, aby nezkrachovaly. Podepsal zákon sepsaný Barneym Frankem a Chrisem Doddem, který reguloval Wall Street (finanční průmysl), aby se pokusil zabránit další podobné recesi. Obama podepsal zákon o ochraně pacientů a dostupné zdravotní péči, který by ve Spojených státech přinesl reformu zdravotnictví, jež by podle něj změnila systém tak, aby si zdravotní péči mohlo dovolit více lidí.
V zahraniční politice Obama vypracoval plán pomalého stahování vojáků z Iráku, který měl ukončit válku v Iráku do konce roku 2011, a zároveň přidal další vojáky do Afghánistánu, aby pomohl Spojeným státům vyhrát válku v Afghánistánu. Rozhodl také, že USA by měly pomoci ve válce proti Libyi. Několikrát prohlásil, že chce zlepšit vztahy USA s muslimským světem.
Obama obdržel Nobelovu cenu za mír za rok 2009 9. října 2009. Poznamenal, že jeho úsilí bylo skromné, ale peníze z ceny věnoval několika charitativním organizacím.
Ačkoli byla jeho popularita při nástupu do funkce velmi vysoká (kolem 70 %), v průběhu roku 2010 klesla na 45 %. Od republikánů, konzervativců, libertariánů a členů Tea Party sklidil velkou kritiku, protože se domnívají, že federální vláda se stává příliš velkou a utrácí příliš mnoho peněz a že jeho programy nejsou pro zemi to nejlepší.
Vzhledem k rostoucímu hospodářskému deficitu (množství peněz, které si vláda každý měsíc půjčuje) za jeho vlády vyzval ke zvýšení daní pro bohaté. Kritizoval své republikánské oponenty za to, že chtějí raději snížit sociální dávky pro chudé, než aby zvýšili daně a pomohli tak splatit dluh. V roce 2010 také podepsal zákon Don't Ask Don't Tell Repeal Act of 2010, který umožnil otevřeným homosexuálům a otevřeným lesbičkám působit v ozbrojených silách.
Obama omezil účast USA ve válce v Iráku a pokračoval ve válce proti terorismu, která 2. května 2011 vyústila ve smrt Usámy bin Ládina. Obama zahájil politiku bezletové zóny v libyjské občanské válce, která skončila v říjnu 2011 zabitím Muammara Kaddáfího. Dne 9. května 2012 se stal prvním úřadujícím prezidentem USA, který otevřeně podpořil legalizaci manželství osob stejného pohlaví.
14. prosince 2012, po střelbě ve škole v Newtownu ve státě Connecticut, Obama prohlásil: "Budeme se muset spojit a přijmout smysluplná opatření, abychom zabránili dalším podobným tragédiím, bez ohledu na politiku." Dne 21. prosince 2012 Obama a jeho zaměstnanci v Bílém domě drželi minutu ticha kvůli střelbě ve škole v Connecticutu.
21. prosince 2012 jmenoval Obama Johna Kerryho ministrem zahraničí Spojených států amerických ve svém druhém funkčním období. Kerry složil přísahu 1. února 2013.
Před začátkem jeho druhého funkčního období, které stále pokračuje, se diskutovalo o zbraních kvůli střelbě v Newtownu ve státě Connecticut, která se stala 14. prosince 2012, a také kvůli střelbě v minulosti.
Svůj druhý inaugurační slib složil 20. ledna 2013 v Bílém domě v soukromí (viděli ho pouze členové jeho rodiny). Obama byl inaugurován na druhé funkční období 21. ledna 2013 (20. leden 2013 připadl na neděli) v Kapitolu Spojených států, tato inaugurace byla veřejnosti přístupná.
Koncem června 2013 navštívil Jihoafrickou republiku. Před návštěvou Jihoafrické republiky navštívil Senegal. Navštívil ostrov Robben Island, kde byl Mandela vězněn. S Nelsonem Mandelou se nesetkal.
K uzavření vlády Spojených států došlo 1. října 2013. Dne 17. října 2013 Obama podepsal zákon, který ukončil uzavření vlády Spojených států.
Obama 20. listopadu 2013 udělil prezidentskou medaili svobody několika lidem, včetně bývalého amerického prezidenta Billa Clintona a mediální magnátky Oprah Winfreyové. Prezidentskou medaili svobody udělil mnoha lidem, například Stephenu Hawkingovi, Sandře Day O'Connorové, Chitě Riverové, Lorettě Lynnové a Georgi Bushovi staršímu.
5. prosince 2013 pronesl čtyřapůlminutový projev o Nelsonu Mandelovi poté, co byla oznámena Mandelova smrt. Dne 9. prosince 2013 odletěl z Washingtonu, aby se vydal do Jihoafrické republiky na Mandelovu zádušní mši. Dne 10. prosince 2013 Obama promluvil na zádušní mši za Nelsona Mandelu v jihoafrickém Sowetu.
4. dubna 2011 Obama ve videu nazvaném "Začíná to u nás", které zveřejnil na svých internetových stránkách, prohlásil, že se bude ucházet o znovuzvolení do druhého funkčního období v roce 2012, a podal volební dokumenty Federální volebníkomisi. Dne 6. září 2012 byl oficiálně nominován do prezidentských voleb své strany. Mitt Romney byl jako jeho protikandidát oficiálně nominován Republikánskou stranou 30. srpna 2012. Přestože výsledky voleb byly velmi těsné, Obama snadno získal hlasy kolegia volitelů, které potřeboval k získání druhého funkčního období. Obama a Romney během volební kampaně utratili za reklamu více než 2 miliardy dolarů.
Na začátku jeho druhého funkčního období v roce 2014 došlo k několika komplikacím. V souvislosti s NSA byli lidé na Obamovu administrativu naštvaní, že vláda možná odposlouchává jejich telefonní hovory. Jeho strana (demokraté) také prohrála volby do Kongresu. Kvůli neshodám mezi demokraty a republikány v Kongresu se ani jedné straně nedařilo nic prosadit, což vedlo k tomu, že Obama využil svých exekutivních příkazů (své pravomoci prezidenta), aby pomohl reformovat věci, jako je například imigrační systém.
Podpořil také zvýšení minimální mzdy, požadavek, aby ženy dostávaly stejný plat jako muži na stejné pozici, a vyzval k tomu, aby první dva roky studia na vysoké škole byly plně financovány státem pro studenty, kteří studují denně a mají dobré známky.
Obama rovněž podpořil členy LGBT a v roce 2015 úspěšně přesvědčil soud, že manželství osob stejného pohlaví by mělo být ve Spojených státech legální.
Obama se rovněž zabýval změnou klimatu a prosazoval Pařížskou dohodu o změně klimatu.
Po smrti soudce Nejvyššího soudu Antonina Scalii navrhl Obama 16. března 2016 na jeho místo Merricka Garlanda, ale jeho nominace propadla, protože Senát o něm odmítl hlasovat.
