Ramavtalet, som träffats efter intensiva samtal, syftar till att förhindra att Teheran tillverkar ett kärnvapen i utbyte mot stegvisa sanktioner.
Iran och de sex berörda världsmakterna måste nu slutföra avtalet.
Iranierna har firat på gatorna, men Israel säger att avtalet hotar dess överlevnad.
"Detta kommer att vara en långsiktig affär, som tar itu med varje väg till en potentiell iransk kärnvapenbomb", sade USA: s president i ett uttalande efter affären tillkännagavs.
"Om Iran fuskar, världen kommer att veta det", sade han, tillade att avtalet inte baserades på förtroende utan på "oförutsedd verifiering". Han sade att om affären slutförs kommer vi att kunna lösa ett av de största hoten mot vår säkerhet och göra det på ett fredligt sätt.
Enligt "parametrar" i det avtal som offentliggjorts av det amerikanska departementet måste Iran minska antalet centrifuger som kan användas för att anrika uran till en bomb med mer än två tredjedelar.
Den måste också omforma ett kraftverk så att den inte kan producera plutonium av vapenkvalitet, bli föremål för regelbundna inspektioner och gå med på att inte berika uran med mer än 3,67 procent - långt mindre än vad som krävs för att tillverka en kärnvapenbomb - i minst 15 år.
"Det finns ny toppmodern teknik som kommer att användas," USA: s utrikesminister John Kerry berättade för BBC. "Vi ska spåra deras uran från vaggan till graven."
Det har firats genom natten över Iran och en hjältes välkomnande för utrikesminister Javad Zarif. Men affären han tog hem har avfärdats av hårdingar som säger att Iran kapitulerat för mycket i utbyte mot för lite.
John Kerry står också inför en blandning av stöd och skepsis i den amerikanska kongressen. Det högsta fördömandet har kommit från Israels premiärminister Netanyahu, som insisterar på att detta avtal inte blockerar utan hjälper Iran att bygga en kärnvapenbomb.
Hur svårt det än var att nå denna preliminära överenskommelse kommer det att bli ännu svårare att komma fram till en slutlig överenskommelse i slutet av juni. Men om förhandlarna gör det blir det en seger för diplomatin som de tror kommer att göra världen till en mycket säkrare plats.
En affär som köper tid
Ramavtalet tillkännagavs av Europeiska unionen och Iran efter åtta dagars intensiva förhandlingar i den schweiziska staden Lausanne.
Västmakterna har länge misstrott Irans påståenden om att dess kärnvapenprogram är fredligt.
Samtalen på Lausannes hotell Beau-Rivage Palace mellan Iran och den så kallade P5+1 - USA, Storbritannien, Frankrike, Kina och Ryssland plus Tyskland - fortsatte efter den ursprungliga, självpåtagna tidsfristen den 31 mars.
Den iranska utrikesministern Javid Zarif kallade det ett "vinn-vinn-resultat", men varnade: "Vi har tagit ett stort steg, men är fortfarande en bit ifrån där vi vill vara."
Parterna har fastställt en tidsfrist på 30 juni för att nå en övergripande pakt, men dessa förhandlingar förväntas bli hårdare än de som ledde till ramavtalet.
Trots det var det jubel över natten på gatorna i Teheran.
Om avtalet genomförs bör det innebära att sanktioner som har lamslagit den iranska ekonomin slutligen upphävs.
Ovanligtvis sändes USA:s presidents tal live på iranska stats-TV, och vissa iranier tog "selfies" med Barack Obama som bakgrund.
Det fanns ilska dock från Israel, vars ledare Benjamin Netanyahu har varit en högljudd kritiker av Iran och berättade president Obama avtalet hotade Israels överlevnad.
Den israeliska premiärministern sade att det skulle "öka riskerna för kärnvapenspridning och riskerna för ett fasansfullt krig", enligt hans talesman.
I USA har avtalet kritiserats av kongressledamöter som vill att amerikanska lagstiftare ska ha rätt att se över alla slutliga avtal.
Den amerikanske talmannen John Boehner sade att avtalet innebar en "beväpnande avgång" från Barack Obamas ursprungliga mål och att kongressen borde se över avtalet innan sanktionerna mot Iran hävdes.
President Obama har hyllat en överenskommelse som begränsar Irans kärnvapenprogram som en "historisk förståelse" som, om den genomförs, kommer att göra världen säkrare.