Afgørelser fra den republikanske præsident Peter Fitzgerald og hans demokratiske forgænger Carol Moseley Braun om ikke at deltage i valget resulterede i åbne demokratiske og republikanske primærkonkurrencer med 15 kandidater. I primærvalget i marts 2004 vandt Obama med en uventet sejr, som over natten gjorde ham til en stigende stjerne i det nationale demokratiske parti, startede spekulationer om en præsidentlig fremtid og førte til genudgivelsen af hans memoir, "Dreams from My Father". I juli 2004 holdt Obama hovedtale ved
Demokraternes nationalkonvention i 2004, set af ni millioner seere. Hans tale blev godt modtaget og forhøjede hans status inden for Det Demokratiske Parti.