Han berättade en minnesgudstjänst i staden USA måste "försöka hitta någon mening mitt i vår sorg" och kunde enas.
Hans resa kom mitt i ökande rasspänningar över hela landet.
Micah Johnson dödade Dallas-officerarna vid en protest som hölls över de senaste polisskjutningarna av afroamerikaner i Minnesota och Louisiana.
Innan han dödades av polisen sa han att han var arg för skottlossningen.
Samtidigt har protester om överdrivna polisstyrkor mot svarta amerikaner hållits i städer över hela USA.
Men att tala på Morton H Meyerson Symphony Center i Dallas på tisdagen, Mr Obama uppmanade landet att inte misströsta.
Han sade att amerikanerna kämpar med vad som har hänt under den senaste veckan, och händelserna verkade ha avslöjat "vår demokratis djupaste fellinje".
"Jag är här för att säga att vi måste avvisa en sådan förtvivlan. Jag är här för att insistera på att vi inte är så splittrade som vi verkar."
Han hedrade polisens mod och sade att färre människor sörjdes vid gudstjänsten på grund av de dödade officerarnas mod.
Dallas polischef ärrad av tragedin
Vilka var offren?
Amerikanska polisen: "Vi slår inte påsar"
Den amerikanska rasklyftan - särskild rapport
Tjänsten innehöll fem porträtt av officerarna och fem tomma stolar.
Före detta president George W Bush, en texan, berömde polisen: "Deras mod är vårt skydd och vår sköld."
Och Dallas borgmästare Mike Rawlings, som talade först, sa: "Själen i vår stad var genomborrad."
Första Lady Michelle Obama, vice president Joe Biden och hans fru, Jill, kommer också att hålla ett privat möte med familjerna till offren på onsdag.
USA har gått i bräschen efter den senaste tidens våld, med protester mot polisreformer och rasrelationer som rasar runt om i landet.
Och Barack Obama har kritiserats för att inte göra tillräckligt för att stödja polisen, av vilka många säger att de känner sig attackerade på grund av protesterna och kritiken.
I måndags träffade Barack Obama och Frederic Biden tjänstemän för att diskutera polisreformen och hur man kan reparera förbindelserna mellan poliser och de samhällen som de skyddar.
Presidenten, som avbröt en resa till Europa under den senaste tidens våld, förväntas vara värd för ett liknande möte på onsdag i Dallas med brottsbekämpande myndigheter samt lokala ledare och aktivister.
President Barack Obama har uppmanat USA att "förkasta förtvivlan" när han hyllade fem poliser som dödades under en dödlig krypskytt attack i Dallas.