Ο Ομπάμα έγινε πρόεδρος των Ηνωμένων Πολιτειών στις 20 Ιανουαρίου 2009. Οι Ηνωμένες Πολιτείες αντιμετώπιζαν μια σκληρή ύφεση. Ζήτησε από το Κογκρέσο να δαπανήσει επιπλέον 787 δισεκατομμύρια δολάρια (787.000.000.000.000 δολάρια) για να προσπαθήσει να τερματίσει την ύφεση. Αποκάλεσε το σχέδιο αυτό νομοσχέδιο τόνωσης της οικονομίας. Το νομοσχέδιο για τα κίνητρα χρηματοδότησε πολλά οδικά έργα, έδωσε χρήματα στα σχολεία, έδωσε φορολογικές πιστώσεις σε πολλούς Αμερικανούς και χρηματοδότησε πολλά επιστημονικά και ερευνητικά έργα.
Συνέχισε την οικονομική διάσωση που ξεκίνησε ο Τζορτζ Μπους, δίνοντας δισεκατομμύρια δολάρια σε αυτοκινητοβιομηχανίες και τράπεζες για να μην χρεοκοπήσουν. Υπέγραψε έναν νόμο γραμμένο από τους Barney Frank και Chris Dodd, ο οποίος θα ρύθμιζε τη Wall Street (τη χρηματοπιστωτική βιομηχανία), ώστε να προσπαθήσει να αποτρέψει να ξανασυμβεί μια άλλη ύφεση σαν αυτή. Ο Ομπάμα υπέγραψε τον νόμο για την προστασία των ασθενών και την προσιτή περίθαλψη, ο οποίος θα έφερνε μεταρρύθμιση της υγειονομικής περίθαλψης στις Ηνωμένες Πολιτείες, η οποία, όπως είπε, θα άλλαζε το σύστημα ώστε περισσότεροι άνθρωποι να μπορούν να πληρώνουν οικονομικά την υγειονομική περίθαλψη.
Στον τομέα της εξωτερικής πολιτικής, ο Ομπάμα κατέστρωσε ένα σχέδιο για την αργή απόσυρση των στρατευμάτων από το Ιράκ, τερματίζοντας τον πόλεμο στο Ιράκ μέχρι το τέλος του 2011, ενώ πρόσθεσε περισσότερα στρατεύματα στο Αφγανιστάν για να βοηθήσει τις Ηνωμένες Πολιτείες να κερδίσουν τον πόλεμο στο Αφγανιστάν. Αποφάσισε επίσης ότι οι ΗΠΑ πρέπει να βοηθήσουν στον πόλεμο κατά της Λιβύης. Έχει πει αρκετές φορές ότι θέλει να βελτιώσει τις σχέσεις των ΗΠΑ με τον μουσουλμανικό κόσμο.
Ο Ομπάμα έλαβε το Νόμπελ Ειρήνης 2009 στις 9 Οκτωβρίου 2009. Σημείωσε ότι οι προσπάθειές του ήταν ταπεινές, αλλά δώρισε τα χρήματα του βραβείου σε διάφορες φιλανθρωπικές οργανώσεις.
Αν και η δημοτικότητά του ήταν πολύ υψηλή (περίπου 70% αποδοχή) όταν ανέλαβε τα καθήκοντά του, τα ποσοστά αποδοχής του έπεσαν στο 45% κατά τη διάρκεια του 2010. Δέχτηκε πολλές επικρίσεις από Ρεπουμπλικανούς, συντηρητικούς, ελευθεριακούς και μέλη του Tea Party, επειδή πιστεύουν ότι η ομοσπονδιακή κυβέρνηση γίνεται πολύ μεγάλη και ξοδεύει πολλά χρήματα και ότι τα προγράμματά του δεν είναι τα καλύτερα για τη χώρα.
Με την αύξηση των οικονομικών ελλειμμάτων (το ποσό των χρημάτων που δανείζεται η κυβέρνηση κάθε μήνα) υπό την κυβέρνησή του, ζήτησε να αυξηθούν οι φόροι για τους πλούσιους. Επέκρινε τους Ρεπουμπλικάνους αντιπάλους του ότι ήθελαν να περικόψουν τα επιδόματα πρόνοιας για τους φτωχούς αντί να αυξήσουν τους φόρους για να βοηθήσουν στην αποπληρωμή του χρέους. Υπέγραψε επίσης τον νόμο του 2010 για την κατάργηση του Don't Ask Don't Tell Repeal Act του 2010, επιτρέποντας σε ανοιχτά ομοφυλόφιλους άνδρες και ανοιχτά λεσβίες γυναίκες στις ένοπλες δυνάμεις.
Ο Ομπάμα μείωσε τη συμμετοχή των ΗΠΑ στον πόλεμο του Ιράκ και συνέχισε τον πόλεμο κατά της τρομοκρατίας, ο οποίος είχε ως αποτέλεσμα τον θάνατο του Οσάμα Μπιν Λάντεν στις 2 Μαΐου 2011. Ο Ομπάμα ξεκίνησε μια πολιτική απαγόρευσης πτήσεων στον εμφύλιο πόλεμο της Λιβύης που έληξε τον Οκτώβριο του 2011 με τη δολοφονία του Μουαμάρ αλ Καντάφι. Στις 9 Μαΐου 2012, έγινε ο πρώτος εν ενεργεία πρόεδρος των ΗΠΑ που υποστήριξε ανοιχτά τη νομιμοποίηση του γάμου μεταξύ ατόμων του ιδίου φύλου.
Στις 14 Δεκεμβρίου 2012, μετά τους πυροβολισμούς σε σχολείο στο Νιουτάουν του Κονέκτικατ, ο Ομπάμα είχε δηλώσει: "Πρέπει να ενωθούμε και να αναλάβουμε ουσιαστική δράση για να αποτρέψουμε περισσότερες τέτοιες τραγωδίες, ανεξάρτητα από την πολιτική". Στις 21 Δεκεμβρίου 2012, ο Ομπάμα και το προσωπικό του Λευκού Οίκου τήρησαν ενός λεπτού σιγή λόγω των πυροβολισμών στο σχολείο του Κονέκτικατ.
Στις 21 Δεκεμβρίου 2012, ο Ομπάμα πρότεινε τον Τζον Κέρι για υπουργό Εξωτερικών των Ηνωμένων Πολιτειών κατά τη διάρκεια της δεύτερης θητείας του. Ο Κέρι ορκίστηκε την 1η Φεβρουαρίου 2013.
Πριν από την έναρξη της δεύτερης θητείας του, η οποία συνεχίζεται ακόμη, υπήρξε συζήτηση για τα όπλα λόγω των πυροβολισμών στο Νιουτάουν του Κονέκτικατ που συνέβη στις 14 Δεκεμβρίου 2012, καθώς και για πυροβολισμούς στο παρελθόν.
Έδωσε τον όρκο της δεύτερης θητείας του στον Λευκό Οίκο, ιδιωτικά (μόνο τα μέλη της οικογένειάς του μπορούσαν να τον δουν) στις 20 Ιανουαρίου 2013. Ο Ομπάμα ορκίστηκε για δεύτερη θητεία στις 21 Ιανουαρίου 2013 (η 20η Ιανουαρίου 2013 έπεσε Κυριακή) στο Καπιτώλιο των Ηνωμένων Πολιτειών, την ορκωμοσία αυτή είδε το κοινό.
Επισκέφθηκε τη Νότια Αφρική στα τέλη Ιουνίου 2013. Πριν από τη Νότια Αφρική, επισκέφθηκε τη Σενεγάλη. Επισκέφθηκε το νησί Robben Island, όπου ο Μαντέλα ήταν φυλακισμένος. Δεν συναντήθηκε με τον Νέλσον Μαντέλα.
Η διακοπή της λειτουργίας της κυβέρνησης των Ηνωμένων Πολιτειών σημειώθηκε την 1η Οκτωβρίου 2013. Στις 17 Οκτωβρίου 2013, ο Ομπάμα υπέγραψε νομοσχέδιο με το οποίο τερματίστηκε η διακοπή λειτουργίας της κυβέρνησης των Ηνωμένων Πολιτειών.
Ο Ομπάμα απένειμε το Προεδρικό Μετάλλιο της Ελευθερίας σε διάφορους ανθρώπους, μεταξύ των οποίων ο πρώην πρόεδρος των ΗΠΑ Μπιλ Κλίντον και η μεγιστάνας των μέσων ενημέρωσης Όπρα Γουίνφρεϊ, στις 20 Νοεμβρίου 2013. Έχει απονείμει το Προεδρικό Μετάλλιο της Ελευθερίας σε πολλούς ανθρώπους, όπως ο Stephen Hawking, η Sandra Day O'Connor, η Chita Rivera, η Loretta Lynn και ο George H. W. Bush.
Στις 5 Δεκεμβρίου 2013, έδωσε μια τεσσεράμισι λεπτών ομιλία για τον Νέλσον Μαντέλα μετά την ανακοίνωση του θανάτου του Μαντέλα. Στις 9 Δεκεμβρίου 2013, αναχώρησε από την Ουάσινγκτον για να μεταβεί στη Νότια Αφρική για το μνημόσυνο του Μαντέλα. Στις 10 Δεκεμβρίου 2013, ο Ομπάμα μίλησε στο μνημόσυνο του Νέλσον Μαντέλα στο Σοβέτο της Νότιας Αφρικής.
Στις 4 Απριλίου 2011 ο Ομπάμα δήλωσε ότι θα θέσει υποψηφιότητα για επανεκλογή για δεύτερη θητεία το 2012 σε ένα βίντεο με τίτλο "It Begins with Us" που ανήρτησε στον ιστότοπό του και κατέθεσε τα εκλογικά έγγραφα στην Ομοσπονδιακή ΕκλογικήΕπιτροπή. Στις 6 Σεπτεμβρίου 2012 ανακηρύχθηκε επίσημα υποψήφιος για την προεδρική εκλογή του κόμματός του. Ο Μιτ Ρόμνεϊ προτάθηκε επίσημα ως αντίπαλός του από το Ρεπουμπλικανικό κόμμα στις 30 Αυγούστου 2012. Αν και τα αποτελέσματα των εκλογών ήταν πολύ κοντά, ο Ομπάμα κέρδισε εύκολα τις ψήφους του εκλεκτορικού σώματος που χρειαζόταν για να κερδίσει μια δεύτερη θητεία. Ο Ομπάμα και ο Ρόμνεϊ ξόδεψαν περισσότερα από 2 δισεκατομμύρια δολάρια σε διαφημίσεις κατά τη διάρκεια της προεκλογικής εκστρατείας.
Η έναρξη της δεύτερης θητείας του, το 2014, είχε μερικές αναποδιές. Με την NSA, ο κόσμος ήταν αναστατωμένος με την κυβέρνηση Ομπάμα που η κυβέρνηση ενδεχομένως παρακολουθούσε τις τηλεφωνικές τους κλήσεις. Το κόμμα του (οι Δημοκρατικοί) έχασε επίσης τις εκλογές για το Κογκρέσο. Λόγω των διαφωνιών μεταξύ Δημοκρατικών και Ρεπουμπλικάνων στο Κογκρέσο, καμία πλευρά δεν κατάφερνε να κάνει τίποτα και ο Ομπάμα κατέληξε να χρησιμοποιήσει το εκτελεστικό του διάταγμα (την εξουσία του ως πρόεδρος) για να βοηθήσει στη μεταρρύθμιση πραγμάτων όπως το σύστημα μετανάστευσης.
Υποστήριξε επίσης την αύξηση του κατώτατου μισθού, την απαίτηση να πληρώνονται οι γυναίκες το ίδιο με τους άνδρες στην ίδια εργασία και ζήτησε να χρηματοδοτούνται πλήρως από το κράτος τα 2 πρώτα χρόνια του πανεπιστημίου για τους φοιτητές που σπουδάζουν με πλήρη απασχόληση και παίρνουν καλούς βαθμούς.
Ο Ομπάμα υποστήριξε επίσης τα μέλη των ΛΟΑΤ και έπεισε με επιτυχία τα δικαστήρια το 2015 ότι ο γάμος μεταξύ ατόμων του ίδιου φύλου πρέπει να είναι νόμιμος στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Ο Ομπάμα ανησυχούσε επίσης για την κλιματική αλλαγή και προώθησε τη συμφωνία του Παρισιού για την κλιματική αλλαγή.
Μετά τον θάνατο του δικαστή του Ανώτατου Δικαστηρίου Antonin Scalia, ο Ομπάμα πρότεινε τον Merrick Garland για να τον αντικαταστήσει στις 16 Μαρτίου 2016, αλλά η υποψηφιότητα έληξε επειδή η Γερουσία αρνήθηκε να διεξαγάγει ψηφοφορία για αυτόν.