Harding va començar els seus quatre anys com a senador estatal com un desconegut polític; els va acabar com una de les figures més populars del Partit Republicà d'Ohio. Sempre va semblar tranquil i va mostrar humilitat, característiques que el van fer estimat pels seus companys republicans fins i tot quan els va superar en el seu ascens polític. Els líders legislatius el consultaven sobre problemes difícils. En aquell moment era habitual que els senadors estatals d'Ohio servissin només un mandat, però Harding va obtenir la reelecció el 1901. Després de l'assassinat de McKinley
al setembre (va ser succeït pel vicepresident Theodore Roosevelt), gran part de l'apetit per la política es va perdre temporalment a Ohio. Al novembre, Harding va guanyar un segon mandat, més que duplicant el seu marge de victòria a 3.563 vots.