Under ett besök i det kommunistiska Vietnam och samtal med dess ledare sade Barack Obama flytten avlägsnade en "lingerande spår av det kalla kriget".
USA försöker stärka sina förbindelser med sina Stillahavsallierade, som Kina hävdar territoriella anspråk.
Men Barack Obama sade att beslutet om embargo inte var relaterat till USA:s Kinapolitik.
"Det är baserat på vår önskan att slutföra vad som har varit en lång process att gå mot normalisering med Vietnam", sade han i Hanoi.
Vietnam är ett av flera länder i regionen som är inblandade i sjötvister med Kina. USA insisterar på rätten till fri sjöfart i Sydkinesiska havet.
Under 2014 ledde en rad över en kinesisk oljerigg nära Paracelöarna till sammandrabbningar mellan kinesiska och vietnamesiska fartyg och anti-Kina upplopp i Vietnam.
Varför Vietnam vill ha amerikanska vapen
Pekings nya öar i södra Kina
Höga förhoppningar för Obama besök
Vita husets tjänstemän hade antytt att vapenförbudet, som varit i kraft sedan 1984, skulle hävas endast om de mänskliga rättigheterna i Vietnam förbättrades.
"Sales kommer fortfarande att behöva uppfylla stränga krav, inklusive de som rör mänskliga rättigheter, men denna förändring kommer att se till att Vietnam har tillgång till den utrustning det behöver för att försvara sig," Mr Obama sade efter samtal med president Tran Dai Quang.
Vietnam hade argumenterat för ett slut på embargot, som delvis hävdes 2014.
President Obamas lättnad av alla återstående restriktioner för vapenförsäljning till Vietnam är kraftfullt symboliskt. Men vad innebär det i praktiken?
Hittills har Vietnam förlitat sig på att Ryssland ska leverera större delen av sin försvarsutrustning, ett arv från det kalla kriget, när de var allierade. Regeringen skulle verkligen vilja diversifiera sina källor, och undersöker ett antal potentiella alternativa leverantörer. Men det kommer inte att rusa in i armarna på amerikanska tillverkare ännu.
En anledning är att mycket amerikansk teknik kan vara för sofistikerad och dyr för Vietnams behov. Och medan Vietnams försvarsutgifter, som har fördubblats under det senaste årtiondet, drivs av rivaliteten med dess gigantiska granne Kina, kommer landet inte att vilja reta upp Kina genom att söka toppmoderna amerikanska vapen som kan förändra den militära balansen.
Ett annat skäl är den komplicerade processen att anskaffa amerikanska vapen. I sitt tillkännagivande sade Barack Obama att alla militära kontrakt fortfarande skulle vara föremål för förbehåll om mänskliga rättigheter, och med tanke på den vietnamesiska regeringens dåliga resultat när det gäller mänskliga rättigheter som skulle kunna hålla uppe eventuell vapenförsäljning i kongressen.
Den största potentialen för USA:s försäljning finns förmodligen i områden som militära övervakningssystem och kustförsvar. Vietnam skulle välkomna teknik som hjälper den att spåra kinesiska flottstyrkor. Det partiella upphävandet av embargot för två år sedan var särskilt inriktat på att förbättra USA:s försäljning på detta område, men Vietnam tar sig tid att besluta vad det mest vill köpa.
Mr Obamas besök kommer 41 år efter Vietnamkrigets slut där USA försökte förhindra ett kommunistiskt övertagande av Sydvietnam.
Flera miljoner vietnameser - civila, kommunistiska soldater och sydvietnamesiska soldater - dödades, liksom mer än 58 000 amerikanska soldater.
I slutet av kriget 1975 hade kommunisterna fått kontroll över hela landet.
I Vietnam förväntas Barack Obama träffa dissidenter och argumentera för att Vietnam ska undanröja hinder för det USA-ledda Trans Pacific Partnership (TPP) frihandelsavtalet.
Amnesty International anklagade i måndags de vietnamesiska myndigheterna för att "föra ut sin repressiva verksamhet som vanligt" genom att arrestera sex aktivister.
"Innan president Obama lämnar Vietnam måste han insistera på att alla samvetsfångar friges", sade dess internationella opinionsbildare, T Kumar.
I ett separat drag har vietnamesiska tjänstemän tagit bort ackrediteringen av BBC:s Jonathan Head i Hanoi efter att ha anklagat honom för att genomföra en otillåten intervju - något han förnekar.
USA:s president flyger senare till Japan för ett toppmöte mellan G7-länderna. Hans besök kommer att omfatta en rundtur i Hiroshima, där världens första kärnvapenattack genomfördes 1945 av USA, döda minst 140.000 människor.
Upphävandet av USA:s vapenembargo "kommer att skärpa det strategiska trycket på Kina", säger den vietnamesiska tidningen Tuoi Tre på sin webbplats.
"Det kommer också att förse Vietnam med hävstång i framtida vapenaffärer med traditionella vapenleverantörer, särskilt dess långvariga säkerhetsvakt, Ryssland", säger tidningen.
Kinas privatägda portal Sina News låter en varning, säger att upphävandet av vapenembargot "är en anledning till oro" eftersom det kan ha en inverkan på territoriella tvister i Sydkinesiska havet.
En kommentar (på kinesiska) av Phoenix TV: s nyhetsankare Cheng Helin på Sinas "Headlines Blog" hävdar att Vietnam dras in i "samarbete för att begränsa Kina" som en del av "en trevägsallians med USA och Japan". Men, säger författaren, USA är osannolikt att sälja Vietnam sofistikerade vapen.
BBC Övervakning rapporterar och analyserar nyheter från TV, radio, webb och tryckta medier runt om i världen. Du kan följa BBC Monitoring på Twitter och Facebook.
President Barack Obama har meddelat att USA helt häver sitt embargo mot försäljning av dödliga vapen till Vietnam, dess engångsfiende.