Han gjorde kommentarerna under ett "kandiderat utbyte" med sin kinesiska motsvarighet, Xi Jinping, i Hangzhou före G20-toppmötet, Vita huset sade.
I juli beslutade en internationell domstol mot kinesiska anspråk på rättigheter i Sydkinesiska havet.
Kina avvisade domen och sade att den inte skulle vara bunden av den.
Domen gjordes av en skiljedomstol enligt Förenta nationernas havsrättskonvention (UNCLOS), som både Kina och det land som förde ärendet - Filippinerna - har undertecknat.
I vitboken betonades vikten av att Kina som signatär till UNCLOS uppfyller sina skyldigheter enligt detta fördrag, vilket Förenta staterna anser vara avgörande för att upprätthålla den regelbaserade internationella ordningen.
De kinesiska mediernas rapporter om mötet mellan Barack Obama och Xi tog inte upp någon diskussion om Sydkinesiska havet.
Kina hävdar att nästan hela Sydkinesiska havet, inklusive rev och öar som även andra nationer hävdar, har orsakat bestörtning i regionen genom att bygga konstgjorda öar och begränsa tillträdet.
Tidigare på lördagen anslöt sig både USA och Kina - tillsammans står för 40 procent av världens koldioxidutsläpp - formellt till Paris globala klimatavtal.
"Historien kommer att bedöma dagens ansträngningar som avgörande", sade Obama.
I december förra året enades länderna om att minska utsläppen i ett försök att hålla den globala genomsnittliga temperaturökningen under 2C.
USA:s president Barack Obama har uppmanat Kina att uppfylla sina skyldigheter enligt ett internationellt fördrag i sin verksamhet i Sydkinesiska havet.