Mẹ ông là Stanley Ann Dunham, sinh tại Wichita, Kansas, Hoa Kỳ. Bà là người Anh lai Đức và Ai Len. Bố ông là Barack Obama, nguyên quán tại tỉnh Nyanza, Kenya.

Tuổi thơ của Tổng thống Obama trải qua nhiều bất hạnh. Khi mới lên 2 tuổi, bố mẹ sống ly thân và sau đó đã ly dị. Cha của Obama trở về Kenya, ông chỉ gặp con mình một lần duy nhất trước khi mất vì tai nạn xe hơi năm 1982.

Dunham, mẹ của Obama sau đó đã kết hôn với một công dân Indonesia, năm 1967 gia đình dọn đến Jakarta sinh sống. Lúc đó, việc từ bỏ lối sống tương đối sung túc, đầy đủ ở Hawaii để du hành đến đất nước thuộc “thế giới thứ 3” như Indonesia quả thật rất khó khăn, nhưng đồng thời cũng trở thành chuyến phiêu lưu thú vị đối với cậu bé 6 tuổi.

Trong hồi ký Dreams of My Father (Giấc mơ của cha tôi) xuất bản lần đầu tiên vào năm 1995, Tổng thống Mỹ Barack Obama cho rằng những tháng năm tuổi thơ ở Indonesia đã tạo ảnh hưởng sâu sắc, góp phần không nhỏ giúp định hình tính cách bản thân khi trưởng thành.

Obama nhập học ở đây cho đến 10 tuổi, tuy nhiên, do lo ngại rằng việc sinh sống ở nước ngoài quá lâu sẽ khiến con trai đánh mất bản sắc và văn hóa dân tộc, bà Ann Dunham đã quyết định cùng Obama về Hawaii sống với ông bà ngoại một thời gian.

Trong suốt giai đoạn 1972 - 1978, bà Ann Dunham, lúc này đã li dị người chồng thứ hai và liên tục đi lại giữa Jakarta và Hawaii. Trong hồi ký, Tổng thống Obama nhớ lại ban đầu, khi mới theo học tại Honolulu, ông bị bạn bè xem như “vật thể lạ”. Chúng thậm chí sỗ sàng đến mức đòi chạm vào tóc và hỏi bố của ông có ăn thịt đồng loại hay không do nạn phân biệt chủng tộc còn khá gay gắt.

Tuổi thơ của Obama là một chuỗi ngày rong ruổi và chứng kiến sự đổ vỡ hôn nhân của mẹ. Tuy nhiên, những điều này hoàn toàn không làm Barack mất đi niềm tin vào tình yêu họ dành cho cậu, cũng như khát vọng mang đến cho con nền giáo dục tốt nhất.

Trong quyển sách Barack Obama: The Story (tạm dịch Câu chuyện cuộc đời ông Obama), tác giả Maraniss có viết ông Obama lúc là học sinh và sinh viên từng tham gia một nhóm nghiện hút cần sa có tên Choom Gang. Nhóm này gồm một số học sinh trung học thích chơi bóng rổ và hút cần sa tại Trường trung học Punahou, ở Hawaii (Mỹ), nơi mà ông Obama từng học tập.

Để gia nhập Choom Gang, các học sinh phải thể hiện đẳng cấp hút cần sa của mình bắt cách rít một hơi thật sâu.Ông Obama đã tham gia Choom Gang, thường xuyên cùng các thành viên nhóm này ngồi thành vòng tròn thi nhau hút.

Sau này, ông thừa nhận rằng để vượt qua quãng thời gian khó khăn đó, bản thân đã dính líu đến rượu, cần sa, thậm chí cả cocaine vì thiếu đi một người cha hoặc những tấm gương tốt để noi theo.

Genevieve Cook và Alex McNear là hai người từng có quan hệ tình cảm với Obama tại New York vào những năm đầu 1980.

Những bức thư mà Obama từng gửi cho bà McNear và những trang nhật ký của bà Cook đã khắc hoạ chân dung Obama là một thanh niên trẻ tuổi, nghiêm túc và đứng đắn, nỗ lực để khẳng định bản sắc và giành một vị trí trong xã hội Mỹ hiện đại.

Trong một trang nhật ký từ tháng 2/1984, Cook - bạn gái của Obama trong hơn 1 năm - đã viết rằng mối quan hệ của họ “khá thân mật” nhưng cũng đầy trắc trở. Bà cho hay dù thường nói những lời ngọt ngào nhưng trong Obama luôn có sự lạnh lùng. Tuy vậy, Cook và Obama lại được coi là đã có mối quan hệ lãng mãn nhất trong suốt thời trai trẻ của ông.

McNear là người yêu trước bà Cook của ông Obama. Họ đã gặp nhau ở Đại học Occidental ở California, nơi cả hai người cùng theo học. Cặp đôi từng bên nhau vào mùa hè năm 1982 tại New York, sau khi Obama chuyển tới Đại học Columbia, và tiếp tục trao đổi thư từ sau khi McNear trở về Los Angeles.

Tuy nhiên, những lá thư giữa Obama và McNear nhắc nhiều tới triết và văn học chứ không có sự lãng mạn cần thiết của một cặp đôi yêu nhau. Hai người cũng chia tay sau khoảng thời gian gắn bó ngắn ngủi.

Trải qua vài mối tình, đến năm 1989, ông Obama gặp và yêu bà Michelle Robinson, người sau này trở thành vợ ông và hiện là đệ nhất phu nhân nước Mỹ. Họ đính hôn năm 1991 và kết hôn 1 năm sau đó.