Harding begyndte sine fire år som senator som en politisk ukendt; han sluttede dem som en af de mest populære figurer i Ohio Republican Party. Han virkede altid rolig og viste ydmyghed, egenskaber, der gjorde ham elsket af andre republikanere, selv da han passerede dem i sin politiske opstigning. Lovgivende ledere rådførte sig med ham om vanskelige problemer. Det var normalt på det tidspunkt for statssenatorer i Ohio at tjene kun én periode, men Harding fik genudnævnelse i 1901. Efter den
Efter mordet på McKinley i september (han blev efterfulgt af vicepræsident Theodore Roosevelt), var meget af appetitten for politik midlertidigt gået tabt i Ohio. I november vandt Harding en anden periode, mere end fordoblet sin sejrmargen til 3.563 stemmer.