"Världen ser på. Användningen av kemiska vapen är och skulle vara helt oacceptabelt, säger Barack Obama.
En syrisk tjänsteman har insisterat på att "under inga omständigheter" skulle använda sådana vapen "om sådana vapen fanns".
Samtidigt säger Förenta nationerna att den drar ut "all icke-väsentlig internationell personal" ur Syrien.
Så många som 25 av 100 internationella medarbetare som möjligt kan lämna denna vecka rapporterade FN:s nyhetsbyrå Irin, medan alla humanitära uppdrag utanför Damaskus tills vidare kommer att stoppas.
I ett tal om icke-spridning av kärnvapen vid National Defense University i Fort McNair sade Obama: "Vi har arbetat för att förhindra att vapen sprids, vare sig det är kärnmaterial i Libyen eller kemiska vapen i Syrien.
Källor: CSIS, RUSI
Skulle USA kunna ta bort kemiska vapen från Syrien?
"Vi kan helt enkelt inte tillåta att 2000-talet förmörkas av 1900-talets värre vapen."
"Och idag vill jag göra det helt klart för Assad och alla som står under hans befäl... Om du gör det tragiska misstaget att använda dessa vapen kommer det att få konsekvenser och du kommer att hållas ansvarig."
Men Damaskus avvisade påståendena om att man var beredd att använda sådana vapen.
En talesman för utrikesdepartementet citerades av den statliga televisionen och sade: "Syrien bekräftar upprepade gånger att den aldrig under några omständigheter kommer att använda kemiska vapen mot sitt eget folk, om sådana vapen finns."
Syrien tros ha kemiska vapen - inklusive senapsgas och sarin, ett mycket giftigt nervmedel - på dussintals platser runt om i landet.
CIA har sagt att dessa vapen "kan levereras med flygplan, ballistiska robotar och artilleriraketer".
En namnlös amerikansk tjänsteman talade med New York Times om "potentiell kemisk vapenberedning".
Vita huset säger att oron var sådan att Washington förbereder beredskapsplaner.
Av Kim GhattasBBC News i Washington
Obama-administrationen är oroad över möjligheten att Assad-regeringen kan använda kemiska vapen i sista desperata ståndpunkt. Men USA är lika oroat över att vapnen faller i fel huvuden om centralmakten kollapsar.
Washington har arbetat med beredskapsplanering sedan sommaren, då Barack Obama först varnade för att Syriens användning av kemiska vapen skulle gå över en röd linje och skulle kunna ändra sin beräkning om intervention. USA har samordnat med allierade i regionen som Jordanien och Israel om planerna på att säkra vapnen om Assad skulle falla.
Även om USA inte kommer att ge detaljer om sin planering, är det tänkt att säkra platserna skulle kräva tusentals marktrupper. Statsdepartementet sa också att USA talar med den syriska oppositionen om hur rebellerna ska hantera och hjälpa till att säkra massförstörelsevapen om de får tillgång till dem.
Krisen i Syrien hade ökat risken för humanitära arbetare i landet på grund av den ökade risken för urskillningslösa skottlossning av stridande styrkor., sade Sabir Mughal, FN: s främsta säkerhetsrådgivare i Syrien.
Europeiska unionen, som har ett diplomatiskt kontor i den syriska huvudstaden, har bekräftat att den också är "att minska verksamheten i Damaskus till en miniminivå på grund av de nuvarande säkerhetsförhållandena".
Tidigare beordrade Egypt Air återkomsten av en flygning på väg till Damaskus mitt bland rapporter om en "dålig säkerhetssituation" runt flygplatsen - bara en dag efter att ha avslutat sin avstängning av flygningar efter våld runt flygplatsen och i huvudstadens förorter förra veckan.
Den syriska utrikesministerns talesman Jihad Makdissi uppges redan ha lämnat landet, även innan rapporter om att han hade avskedats, skenbart för att ha gjort uttalanden som inte stämmer överens med regeringens politik.
Rebeller har gjort framsteg på fältet, och chefen för Arabförbundet har sagt att den syriska regeringen kan falla när som helst, BBC: s Jim Muir rapporter från Beirut.
Men den innehar fortfarande huvudstaden, delar av den andra staden Aleppo, och andra centrum och en diplomat sade att det fortfarande finns en hel del kamp kvar i den.
Enligt underrättelsen om att den syriska regeringen övervägde att använda missilerna var det det som fick grannlandet Turkiet att begära Nato Patriots missilförsvar längs dess gränser, turkiska tjänstemän citerades som sagt på söndagen.
Flera syriska granatkastare - avsedda för rebelliska mål nära gränsen - har landat på turkiskt territorium under de senaste veckorna, vilket har lett till att Ankara har bett Nato om att få använda de sofistikerade antimissilbatterierna.
Men den ryske presidenten Vladimir Putin varnade efter samtal med den turkiske premiärministern Recep Tayyip Erdogan i Istanbul i måndags för ett sådant drag, eftersom han fruktade att det skulle "exacerbera" snarare än "destruera" spänningarna vid gränsen.
Moskva har förblivit en viktig allierad till Syrien under 22-månaderskonflikten, medan Ankara nu stöder rebellerna som försöker driva bort president Assad.
Det fanns inget genombrott när det gäller hur man "reglerar situationen" i Syrien, sade Vladimir Putin, samtidigt som han betonade att den turkiska och ryska "bedömningen av situationen helt sammanfaller".
"Vi är inte förespråkare för det etablerade syriska ledarskapet", sade han.
USA:s president Barack Obama har varnat Syriens president Bashar al-Assad för "konsekvenser" om han använder kemiska vapen mot sitt folk.