W 1959 roku został pierwszym zagranicznym studentem afrykańskiego pochodzenia na Uniwersytecie Hawajskim w Manoa w Honolulu, gdzie na kursie języka rosyjskiego poznał swoją przyszłą, drugą żonę, Ann, którą poślubił 2 lutego 1961 roku w Maui na Hawajach. Pół roku później, 4 sierpnia 1961 roku w Centrum Medycznym dla Kobiet i Dzieci Kapi’olani w Honolulu przyszedł na świat ich jedyny syn Barack Obama. Po narodzinach Baracka Ann przerwała naukę na uniwersytecie, natomiast Barack Obama Sr. kontynuował edukację i w 1962 ukończył studia z tytułem B.A. w dziedzinie ekonomii. W 1964 para rozwiodła się.
Jeszcze przed rozwodem z Ann, w 1962 roku, Obama Sr. uzyskał stypendium i rozpoczął studia na Uniwersytecie Harvarda, które ukończył w 1965 z tytułem Master of Arts oraz gdzie poznał swoją kolejną żonę, Ruth Nidesand, z którą pozostał w związku najdłużej ze wszystkich swoich żon. Po zakończeniu studiów powrócił do Afryki, gdzie pracował dla przedsiębiorstwa naftowego oraz jako ekonomista. W 1969 był naocznym świadkiem zabójstwa Thomasa Josepha Mboyi. W 1982 roku zginął w wypadku samochodowym w wieku 46 lat.