Till stammarna av den sena reggae stjärnans One Love, visades Mr Obama runt det spretiga huset i Kingston som var Mr Marleys sista hem.
Den amerikanske presidenten sade att han var ett fan av musikern och sade till sin museiguide: "Jag har fortfarande alla album."
Barack Obama är i Jamaica för att möta 15-medlemsstaters karibiska gemenskapsblock.
Men hans första stopp efter landning i Kingston var den gamla viktorianska stil hus i centrala Kingston som Mr Marley ringde hem mellan 1975 och hans död 1981.
Mr Obama tillbringade 20 minuter i museet, som nu rymmer artefakter från sångarens liv inklusive guldskivor och hans Grammy Lifetime Achievement Award.
Hans ankomst ombord på Air Force One på onsdag gjorde honom den första sittande amerikanska presidenten att sätta sin fot i landet sedan Ronald Reagan besökte 33 år sedan.
Han hälsades välkommen av Jamaicas premiärminister Portia Simpson-Miller och USA:s ambassadör på Jamaica, Luis Moreno.
Barack Obama kommer att träffa företrädare för de 15 länderna i den karibiska gemenskapsgruppen på tre dagars resa till Jamaica och Panama, och förväntas diskutera energi- och säkerhetsfrågor.
Barack Obama har tagit en rundtur i Bob Marley museet i Jamaica efter att ha blivit den första amerikanska presidenten att besöka landet sedan 1982.