במהלך הקמפיין אימץ אובמה את סיסמאות הבחירות: "כן אנחנו יכולים" (Yes, We Can), ו"שינוי שאנו יכולים להאמין בו", שליוו אותו גם בהמשך מסע הבחירות. אובמה וקלינטון כאחד נהגו זהירות, למרות מסע הבחירות החריף, בהתבטאויותיהם, מחשש שהתבטאויות חריפות מדי יגרמו לניכור תומכים מסורתיים של המפלגה (אובמה נהנה מתמיכה רבה בקרב צעירים, משכילים ואפרו-אמריקאים; ואילו קלינטון נהנתה מתמיכת נשים, היספנים ולבנים משכבות סוציו-אקונומיות נמוכות). במהלך מסע הבחירות עשה אובמה שימוש חדשני, רחב ומרכזי באינטרנט, וברשתות החברתיות בפרט, גם ככלי לגיוס כספים, וגם ככלי פעילות שטח (פוליטיקה 2.0).
מערכת הבחירות הכלליות.
לאור התחושה הציבורית כי נקודת החולשה שלו נעוצה בתחום מדיניות החוץ, החליט אובמה לצאת לסבב ביקורים באזורי קונפליקט בעולם, במהלך יולי 2008. במסגרת סבב זה, ביקר אובמה במדינות כגון אפגניסטן, עיראק, כווית וכן בישראל, שבה ביקר בירושלים ובשדרות ונפגש עם ראש הממשלה אהוד אולמרט, עם נשיא המדינה שמעון פרס, עם שרי החוץ והביטחון ציפי לבני ואהוד ברק, וכן עם יו"ר האופוזיציה בנימין נתניהו.
ב-23 באוגוסט 2008 הודיע אובמה כי בחר בסנאטור הוותיק ג'ו ביידן למועמדו לתפקיד סגן הנשיא במסגרת ההתמודדות לנשיאות. ההודעה הראשונית על כך הועברה לתומכי אובמה, לראשונה בהיסטוריה, במסרון. לרוב אורכו של מסע הבחירות, הוביל אובמה בפער בולט על פני יריבו הרפובליקני ג'ון מקיין בסקרי דעת הקהל. המשבר הכלכלי של 2008 שפרץ בספטמבר הגביר את התמיכה באובמה: מוקד הדיון הציבורי הוסט מענייני ביטחון ומדיניות-חוץ, שבהם היה יתרון למקיין המנוסה, לנושאי כלכלה, וכן התגבר הרצון בחילופי שלטון לנוכח אחריותו של הממשל הרפובליקני למשבר.
סבתו של אובמה, מדלן דנהאם, נפטרה מסרטן בגיל 86, יום לפני הבחירות. ב-4 בנובמבר 2008 נבחר ברק אובמה לכהן כנשיאה הארבעים וארבעה של ארצות הברית, לאחר שזכה ב-365 אלקטורים, לעומת מקיין, אשר זכה ב-173 אלקטורים בלבד. אובמה גם זכה ברוב קולות המצביעים - כ-52.9% מן הקולות לעומת כ-45.7% שקיבל מקיין.
ב-17 בדצמבר 2008 נבחר אובמה לאיש השנה של "טיים מגזין". עורכי המגזין נימקו זאת במועמדותו ובבחירתו ההיסטורית לתפקיד הנשיא, שהתרחשה לאחר עלייתו המטאורית בפוליטיקה האמריקאית.
ב-20 בינואר 2009 הושבע לנשיאות, והיה, מצד אביו, לנשיא האמריקאי-אפריקאי הראשון, לאחר שכבר היה הראשון שזכה למועמדות אחת המפלגות הגדולות.
הבחירות לנשיאות ארצות הברית 2012.
באפריל 2011 הכריז אובמה כי יתמודד על כהונה נוספת בבחירות בנובמבר 2012. ביולי 2011 פרסם מטה הבחירות של אובמה כי הוא הצליח לגייס סכום שיא של יותר מ-86 מיליון דולר בשלושת החודשים הראשונים של הקמפיין. בוועידת המפלגה הדמוקרטית שנערכה בשארלוט, צפון קרוליינה, מונה רשמית יחד עם סגנו ג'ו ביידן למועמדות הנשיא וסגן הנשיא של המפלגה הדמוקרטית. יריביו העיקריים היו המועמד הרפובליקני מיט רומני, והמועמד לסגן הנשיא פול ראיין.
במהלך הקמפיין השתמש אובמה באוטובוס המשוריין של נשיא ארצות הברית, גראונד פורס 1.
ב-6 בנובמבר 2012 נבחר אובמה לקדנציה שנייה כנשיא ארצות הברית ה-44, לאחר שגבר על יריבו הרפובליקני מיט רומני, וזכה ב-332 קולות האלקטורים וב-51.1% ממניין הקול הפופולרי. אובמה נהיה לנשיא הדמוקרטי הראשון מאז פרנקלין דלאנו רוזוולט שנבחר פעמיים עם רוב מוחלט במניין הקול הפופולרי.
ב-21 בינואר 2013 הושבע לכהונה שנייה לנשיאות.
סיום כהונתו.
לקראת סיום כהונתו, בתום שתי קדנציות, פעל אובמה על מנת לסייע למועמדת הדמוקרטית להחלפתו, הילרי קלינטון. חרף תמיכה זו, ניצח בבחירות אלה יריבהּ של קלינטון, איש העסקים והידוען דונלד טראמפ. בדצמבר 2016, על רקע זכייתו של טראמפ בבחירות, ממשל אובמה האשים את רוסיה בהתערבות גסה בבחירות הנשיאותיות (ראו התערבות רוסיה בבחירות לנשיאות ארצות הברית ב-2016) וכתגובה לכך, גירש 35 דיפלומטים רוסים השוהים בארצות הברית. אובמה חתם על שורת חוקים כדוגמת חוק הטיפולים של המאה ה-21 שהרחיב את המימון על מחקר רפואי, חוק מכירות כרטיסי אונליין שהוציא מחוץ לחוק את השימוש בבוט לרכישת כרטיסים דרך האינטרנט, ולבסוף בינואר 2017 ערך מסיבת פרידה מהתפקיד עם שחקני קולנוע וידוענים מהוליווד וב-10 בינואר נאם את נאום הפרידה שלו בפני קהל תומכיו בשיקגו.
נשיא ארצות הברית (2009–2017).
מדיניות הפנים.
בענייני פנים מחזיק אובמה בעמדות ליברליות (במשמעות המיוחסת למונח בארצות הברית). מכך נגזרות עמדותיו בשלל נושאים, כגון דאגה לזכויות אזרח, הפרדת דת ממדינה, זכויות חברתיות, שוויון בין המינים והגזעים, תמיכה בנישואים חד מיניים של זוגות להט"בים ובזכות להפלה מלאכותית. מבחינה כלכלית דוגל אובמה במה שמכונה "כלכלה רגישה" – שוק חופשי כזה שאמריקה רגילה לו זה דורות, תוך התחשבות משמעותית יותר בשכבות החלשות והימנעות מהפחתות מיסים. כמו כן קידם אובמה במרץ מהלך של רפורמה במערכת הבריאות, במטרה להפוך אותה לציבורית. בנוסף, לאחר הטבח בבית הספר היסודי סנדי הוק, קידם מהלכים להגברת הפיקוח על מכירת נשק.
אובמה זכה למנות שתי שופטות לבית המשפט העליון. הראשונה הייתה סוניה סוטומיור, האישה ההיספנית הראשונה לכהן בתפקיד. השנייה הייתה היהודייה אלנה קייגן, פרופסור ודיקנית בית הספר למשפטים למשפטים באוניברסיטת הרווארד.
בענייני חינוך הביע אובמה תמיכה בעמדות הנחשבות שמרניות. בין השאר, תמך בתמרוץ דיפרנציאלי למורים בהתאם להישגיהם, ובהגדלת מספר בתי הספר הפרטיים במימון המדינה (Charter Schools). כמו כן, תמך בהרחבת השימוש בשיטת מבחני הבגרות הנהוגה במסצ'וסטס ובפרסום הישגים של בתי ספר.
אובמה הוא הנשיא הרביעי בהיסטוריה האמריקאית המבקר בכל חמישים המדינות של ארצות הברית, לאחר שהשלים את ביקורו בדרום דקוטה במאי 2015. בכך הצטרף לנשיאים ריצ'רד ניקסון, ג'ורג' הרברט ווקר בוש וביל קלינטון.
בענייני סחר קידם אובמה את הסכם השותפות הטראנס-פסיפית (TPP), הסכם הסחר החופשי הגדול ביותר בהיסטוריה, המקיף 12 מדינות השוכנות לחופי האוקיינוס השקט באזור אסייתי, אוקיאניה ואמריקה, וכ-40% מכלכלת העולם. ביוני 2015, אישר הקונגרס את הרשאת הנשיא להשלים ולהאיץ הסכם זה, לנהלו ולבצע בו שינויים.
זכויות להט"ב.
ב-22 בדצמבר 2010 חתם הנשיא אובמה על החוק המבטל את מדיניות "אל תשאל, אל תספר" (Don't Ask, Don't Tell Repeal Act of 2010). בכך מימש אובמה הבטחה משמעותית מתקופת קמפיין הבחירות שלו, כאשר התנגד לחוק זה עוד כשכיהן כסנאטור. החוק נחקק בשנת 1993 ומנע מהומואים ולסביות מוצהרים לשרת בצבא. ב-23 ביולי 2011 הודיע אובמה כי המדיניות מבוטלת סופית, והחל מ-30 בספטמבר 2011, יכולים הומואים ולסביות לשרת בכל זרועות הצבא, מבלי שיצטרכו להסתיר את נטייתם המינית.
כמתמודד לסנאט של מדינת אילינוי, אמר אובמה בשנת 1996 כי הוא תומך בלגליזציה של נישואים חד-מיניים. אולם עת שרץ לסנאט ב-2004, הצהיר כי אף על פי שהוא תומך באיחוד אזרחי ושותפיות מקומיות עבור זוגות חד-מיניים, הוא מתנגד מטעמים אסטרטגיים לנישואים בין בני אותו מין. ב-9 במאי 2012, זמן קצר לאחר השקת הקמפיין הרשמי לבחירתו המחודשת, אמר אובמה כי פיתח את דעתו בנושא ושינה אותה, וכעת מבחינה אישית הוא תומך בנישואים חד-מיניים, מה שהפך אותו לנשיא הראשון בהיסטוריה האמריקאית לעשות כן.
במהלך נאום ההשבעה שלו ב-21 בינואר 2013, קרא אובמה לשוויון זכויות מלא עבור להט"בים אמריקאים, וזה היה אירוע היסטורי, משום שזו הייתה הפעם הראשונה בה נשיא ארצות הברית מדבר על זכויות להט"ב ומציין את המילה "גיי" ("Gay") בנאום השבעתו. ב-2013 ממשלו של אובמה הגיש הנחיות הקוראות לבית המשפט העליון לפסוק לטובת נישואים חד-מיניים בשני תיקים והודיע כי יכיר בהן. בנוסף עיגן וקידם ממשלו את זכויות הלהט"בים דרך מחלקת המשפטים של ארצות הברית. במהלך נאום מצב האומה ב-21 בינואר 2015, נרשם רגע היסטורי כאשר הפך אובמה לנשיא הראשון המציין את המילים "לסביות, ביסקסואלים וטרנסג'נדרים".
כאשר מונה לנשיא ב-2009, היו נישואים חד-מיניים חוקיים בשתי מדינות בארצות הברית. בעת כהונתו התרחשה תפנית, ששיאה בפסק דין אוברגפל נגד הודג'ס ביוני 2015, מה שהוביל להחלת נישואים אלה בכל 50 המדינות בארצות הברית.
במהלך ביקורו ההיסטורי בקניה ביולי 2015, בו הפך לנשיא האמריקאי הראשון המבקר במדינה זו, קרא לזכויות להט"ב ומתח ביקורת על מצב הקהילה והאפליה נגדה בארץ מולדת אביו, חרף ביקורת מתוך המדינה.
מדיניות כלכלית והטיפול במשבר.
המשבר הכלכלי העולמי היה אחת הסיבות שנזקפו לעלייה בסקרים לטובת ברק אובמה (הממשל הרפובליקני של בוש נתפס כאחראי למשבר). עם פרוץ משבר הסאבפריים בשנת 2008, התמקד מסע הבחירות בנושא, ואובמה הציג תוכנית כלכלית מקיפה שבמרכזה "חלוקה הוגנת יותר של העושר הלאומי". כמו כן סייע בהעברת חוק החירום לייצוב כלכלת ארצות הברית לשנת 2008 בבית הנבחרים האמריקאי.
כפי שאירע לאורך שנת 2008, אחוז האבטלה נסק גם לאורך 2009. לאחר השבעתו לנשיא בינואר 2009, התחיל אובמה גם לנסות לשכנע את הרפובליקנים לתמוך בתוכניתו לטיפול במשבר, אף על פי שלא נזקק להם בשל הרוב שהיה למפלגתו בשני בתי הנבחרים. תוכניתו הראשונית הייתה בשווי של כ-787 מיליארד דולר, וזו הייתה תוכנית תמריץ (Stimulus) שבמסגרתה ניסה הממשל ליצור מקומות עבודה בכך שהשקיע בביטוח הבריאות, בחינוך ובתשתיות, בנוסף למספר קיצוצים בהיטל המס ובתמריצים לאזרחים. רק לקראת סוף 2009 החל אחוז האבטלה לרדת.