1995年，奥巴马从芝加哥当选为伊利诺伊州国会参议员并在之后的3年中连任；2000年，在竞选美国众议院议员席位失败后，奥巴马将主要精力投入到伊利诺伊州的参议工作中。
2004年7月，美国民主党召开全国代表大会，奥巴马被指定在第二天做“基调演讲”。（所谓“基调演讲”，就是民主党人阐述本党的纲领和政策宣言，通常由本党极有前途的政治新星来发表，1988年做“基调演讲”的人就是时任阿肯色州州长的克林顿。）奥巴马不负众望，他亲自撰写演讲稿，并发表了题为“无畏的希望”（The Audacity ofHope）慷慨激昂的演讲。在演说中他提出消除党派分歧和种族分歧、实现“一个美国”的梦想。该演讲后，奥巴马成为全美知名的政界人物。同年11月，奥巴马顺利的以高达70%的选票当选，成为美国历史上第5位非洲裔联邦参议员。
2007年2月10日，奥巴马在伊利诺伊州斯普林菲尔德市正式宣布参加2008年美国总统大选，并提出了重点在“完结伊拉克战争以及实施全民医疗保险制度”的竞选纲领。2008年1月4日，在俄亥俄州民主党初选大会上，奥巴马赢得了38%的支持率，领先于知名度高于自己的约翰·爱德华兹以及希拉里·克林顿，在民主党诸位候选人中领跑。2008年6月3日，奥巴马票数领先于希拉里·克林顿，被定为民主党总统候选人；同年8月23日，在民主党全国代表大会上奥巴马被正式提名，从而成为了美国历史上首个非洲裔总统大选候选人。
2008年11月5日，奥巴马击败共和党候选人约翰·麦凯恩，正式当选为美国第四十四任总统。