Harding comenzó sus cuatro años como senador estatal como un desconocido político; los terminó como una de las figuras más populares en el Partido Republicano de Ohio. Siempre parecía sereno y mostraba humildad, características que lo hicieron querido por sus compañeros republicanos incluso cuando los superó en su ascenso político. Los líderes legislativos lo consultaban sobre problemas difíciles. En ese momento era habitual que los senadores estatales de Ohio sirvieran solo un mandato, pero Harding obtuvo la renominación en 1901. Después del asesinato de McKinley
En septiembre (fue sucedido por el vicepresidente Theodore Roosevelt), gran parte del apetito por la política se perdió temporalmente en Ohio. En noviembre, Harding ganó un segundo mandato, más que duplicando su margen de victoria a 3.563 votos.