Nel 2000searchs Catalog C Child % Rich F Get Bsearch% Hot 8 Catalog D Get % Online A Attorney 2 Hot asearchC Online % Hot F Child B Online %search8 Online D Child % Hot A%%B9%FA%B2%FAa%C6%ACbt0a Bang Hot a Custody d Singles d Singles ² Attorney a Child lsearch elezioni primarie del Partito Democratico che avrebbero dovuto scegliere il rappresentante congressuale per l'Illinois, ma fu sconfitto in maniera abbastanza netta da Bobby Rush. Rush, già membro delle Pantere Nere e un attivista nella comunità , affermò che Obama non "aveva vissuto nel primo distretto congressuale abbastanza per sapere realmente cosa stava succedendo."[25] Rush vince le primarie con il 61% dei voti, contro il 30% di Obama.[26] Dopo la sconfitta, Obama si concentrò sul Senato statale, creando una legge che obbliga la polizia a registrare gli interrogatori nei confronti di criminali punibili con la pena di morte[27] e favorendo una legge che richiede alle assicurazioni di coprire le mammografie di routine.[28][29] Nel 2002 si candidò alla stessa carica senza rivali.[30]
Analizzando la carriera di Obama nel Senato dell'Illinois, un articolo del Washington Post, pubblicato nel febbraio del 2007, ha notato la sua abilità nel lavorare con efficacia sia con i democratici che con i repubblicani, e la capacità di costruire coalizioni bipartisan.[31] Nella sua campagna elettorale seguente, per il Senato federale, Obama ha ottenuto l'appoggio del Fraternal Order of Police, il più grande sindacato di polizia statunitense. Gli agenti hanno lodato il suo "duraturo appoggio ad un controllo sulle armi da fuoco e la sua volontà di raggiungere compromessi", nonostante alcune leggi su cui il sindacato di polizia si era opposto.[32]
Nel 2004 si tennero le elezioni in Illinois per decidere il nuovo senatore che avrebbe rappresentato lo stato al congresso degli Stati Uniti; il senatore in carica era il repubblicano Peter Fitzgerald, il quale però aveva già annunciato di non volersi ricandidare. Obama presentò la sua candidatura alle primarie democratiche. Nei primi sondaggi Obama inseguiva il ricchissimo uomo d'affari Blair Hull e il supervisore statale Dan Hynes. Le possibilità per Hull precipitarono, però, dopo le accuse di violenza domestica.[33]
La candidatura di Obama divenne vincente grazie ad una campagna pubblicitaria che proponeva immagini di Harold Washington, il sindaco deceduto di Chicago, e dello scomparso senatore federale Paul Simon. Fu inoltre sostenuto dalla figlia di Simon, dal Chicago Tribune e dal Chicago Sun-Times.[34][35] Quindi affrontò Jack Ryan, il vincitore delle primarie per il Partito Repubblicano. Nei sondaggi iniziali Ryan inseguiva Obama, il quale però lo distanziò di venti punti dopo che i media resero noto che Ryan aveva incaricato un assistente di seguire le apparizioni pubbliche di Obama. Con il progredire della campagna, una causa intentata dal Chicago Tribune e dal canale WLS-TV di proprietà della ABC, portarono un tribunale della California ad aprire dei dossier sull'affidamento che datavano dal divorzio di Ryan dalla moglie, l'attrice Jeri Ryan. Nei dossier, la donna sosteneva che il marito l'avesse condotta in alcuni sex club di svariate città con l'intenzione di avere rapporti sessuali in pubblico. Benché la natura sensazionale delle accuse ne facesse materiale per giornali scandalistici e programmi televisivi specializzati nell'argomento, i dossier avevano comunque rilevanza giornalistica in quanto Ryan aveva insistito con i leader repubblicani che essi non contenevano niente che potesse danneggiarlo. Di conseguenza molti repubblicani misero in dubbio l'integrità morale di Ryan, che abbandonò la campagna elettorale il 25 giugno 2004, lasciando Obama senza rivali.[36]
Risultò difficile per il Partito Repubblicano dell'Illinois trovare un sostituto al posto di Ryan, perché molti dei potenziali candidati, fra i quali Mike Ditka, ex allenatore degli Chicago Bears, rifiutarono la candidatura. La presidente del Partito Repubblicano dell'Illinois, Judy Baar Topinka, alla fine indicò due possibili candidati, entrambi afroamericani: Alan Keys, un ex funzionario del Dipartimento di Stato e commentatore radiofonico dal Maryland, e Andrea Barthwell, un ex funzionario dell'Agenzia Antidroga federale. Nell'agosto del 2004, a meno di tre mesi dal giorno delle elezioni, Alan Keyes accettò la nomina di candidato repubblicano, per sostituire Ryan.[37] Keyes, un residente del Maryland di lunga data, cambiò la sua residenza legale nell'Illinois dopo la candidatura.[38]
Obama e Keyes esprimevano punti di vista opposti riguardo alla ricerca sulle cellule staminali, sull'aborto, sul controllo sulle armi da fuoco, sui tagli alle tasse e sui buoni scuola.[39] Il 2 novembre 2004, Obama trionfò contro Keyes con il 70% dei voti, contro il 27% dell'avversario.[40]
Obama giurò come senatore il 4 gennaio 2005.[41] Scelse, come direttore del personale, il direttore del personale dell'ex coordinatore dei Democratici al Senato Tom Daschle, e Karen Kornbluh, un'economista che era stata vice capo di gabinetto di Robert Rubin, l'ex segretario del Tesoro, come consulente politica.[42] Nel luglio 2005, Samantha Power, vincitrice del premio Pulitzer per un libro sui diritti umani e il genocidio, entrò nella squadra di Obama.[43] A quattro mesi dal suo arrivo al senato, il TIME lo dichiarò uno dei 100 personaggi più influenti del mondo, definendolo "uno dei più ammirati politici in America".[44] Un articolo dell'ottobre 2005 della rivista britannica New Statesman ha nominato Obama uno dei "10 personaggi che possono cambiare il mondo".[45] Nel corso degli anni in Senato, Obama ha ricevuto vari dottorati ad honorem in legge da varie istituzioni universitarie tra i quali il Knox College,[46] la University of Massachusetts Boston,[47] l'Università di Northwestern,[48] e la Xavier University of Louisiana.[49] Era membro delle seguenti commissioni al Senato:[50]