Le père de Barack Obama, Barack Obama Sr., a grandi comme berger de chèvres dans une zone rurale du Kenya, puis a remporté une bourse qui lui a permis d’aller à l’école aux États-Unis et a finalement accédé au poste de senior economist dans le gouvernement kényan. La mère de Barack, S. Ann Dunham, est née à Wichita, dans le Kansas, et a déménagé avec sa famille au Texas et à Washington, où son père travaillait comme auditeur du gouvernement. Ann et Barack Sr. se sont rencontrés à l’université de Hawaï, elle s’étant inscrite en tant qu’étudiante et lui en tant qu’étudiant étranger. Ils se sont rencontrés dans un cours de langue russe et se sont mariés un peu moins d’un an plus tard.
En 1961, lorsque Obama a deux ans, son père reçoit une bourse pour étudier à Harvard et part pour le Massachusetts, en provenance de Hawaï. Un court moment plus tard, en 1964, Ann et Barack Sr. divorcent. (Obama ne reverra son père qu’une seule fois de plus; Barack Sr. se rend à Honolulu en 1971, lorsque son fils a 10 ans.) Un an plus tard, Ann se remarie avec Lolo Soetoro, originaire d’Indonésie, avec qui elle a un deuxième enfant, Maya, en 1970. Pendant quelques années, Obama, sa mère, sa demi-sœur et son beau-père vivent en Indonésie, où il va à l’école. Sa première école, qui est gérée par le gouvernement et qui enseigne principalement l’islam, est à seulement 20 minutes à pied de chez lui. Plus tard, il fait une demande de transfert et intègre l’exclusif St Francis School, basée sur le catholicisme, où il étudie le christianisme.
En 1971, la famille revient brièvement à Hawaï. Le beau-père d’Obama, qui a été embauché par le gouvernement indonésien, emmène alors la famille dans un nouveau déménagement en direction de l’Indonésie, mais Obama décide de rester à Hawaï afin de terminer son secondaire et d’être plus proche de ses grands-parents. Il vit un temps avec eux, puis avec sa mère qui revient en Hawaï avec lui après un moment passé en Indonésie afin de l’aider dans ses études secondaires. Pendant un court moment, la famille de trois personnes réside de nouveau en Indonésie, et une fois de plus Obama choisit de rester derrière à Hawaï. Sa mère revient une dernière fois, et s’installe dans un appartement à Honolulu, où Obama vit toujours. Pour une courte période, la famille vit dans la pauvreté, dépendant en partie des coupons alimentaires du gouvernement. En 1979, il fait ses études au Punahou School, un établissement d’enseignement secondaire prestigieux situé à Honolulu.
Il fréquente d’abord le collège Occidental à Los Angeles, en banlieue, pendant deux ans, au cours desquels il commence à s’intéresser à la science politique, puis il poursuit ses études à l’université Columbia de New York, pour étudier la politique; il s’y gradue en 1983 avec un B.A. en science politique. En première année à l’Occidental College, il prononce son premier grand discours, dans lequel il se présente comme noir, bien que son apparence soit très clairement métisse.
Lors de ses années d’université, il connait une grande croissance intellectuelle. Il mène une vie ascétique et s’absorbe profondément dans ses études, en lisant les œuvres de Friedrich Nietzsche, Toni Morrison, William Faulkner et d’autres encore. Après les cours, il travaille brièvement pour Business International Corp. en tant que rédacteur et réviseur, puis pendant trois ans, il travaille à Chicago en tant qu’organisateur communautaire pour certains des quartiers les plus pauvres de la ville. En 1988, il s’inscrit à la faculté de droit de l’université Harvard et devient le premier Afro-Américain à être élu président de la Harvard Law Review. À cette époque, il travaille comme associé d’été dans l’émérite cabinet d’avocats Sidley Austin, basé à Chicago, où il rencontre Michelle Robinson, une autre avocate du cabinet et native de Chicago. Les deux se marient en 1992.
Après Harvard, Obama déménage à nouveau à la région de Chicago et s’implique dans la politique du parti démocrate. Organisant le projet de vote Project Vote, une initiative de base visant à faire enregistrer des Afro-Américains pour voter lors des élections de novembre, il aide des dizaines de milliers de personnes à Chicago et dans d’autres villes du Illinois, à s’inscrire sur les listes électorales. Cette initiative est créditée d’avoir aidé le démocrate Bill Clinton à remporter l’État dans un scrutin présidentiel très serré. En raison du travail d’Obama et celui d’autres personnes impliquées, Carol Moseley Braun, une législatrice de l’État, est devenue la première femme afro-américaine de l’histoire à être élue au Sénat des États-Unis.
À son retour d’Harvard, Obama écrit son premier livre, un mémoire intitulé Dreams from My Father: A Story of Race and Inheritance (Rêves de mon père : un récit sur la race et l’héritage), qui est publié en 1995 et raconte comment Obama, alors un jeune homme de fin quarantaine, accepte son identité métisse en allant au Kenya afin de reconstituer l’histoire de son défunt père noir et de rendre visite à des parents et des amis dans les villages ruraux où son père a grandi et dans l’environnement urbain de Nairobi, où son père a fréquenté le collège et rencontré sa femme blanche.
Pendant qu’il travaille sur Dreams from My Father, Obama travaille en tant qu’avocat sur des questions relatives aux droits de vote et aux droits civils. Il donne également des conférences de temps en temps à l’université de Chicago.