Afbrydelsen betyder, at Obama aflyser torsdagens begivenheder i Madison i Wisconsin og Des Moines i Iowa, oplyser hans talsmand Robert Gibbs.
"Senator Obamas bedstemor Madelyn Dunham har altid været en af de vigtigste personer i hans liv," siger Gibbs.
"I de sidste par uger er hendes helbred blevet gradvist dårligere, og nu er hendes tilstand meget alvorlig. Det er af den grund, at senator Obama har besluttet at ændre sig program torsdag og fredag, så han kan tilbringe noget tid med hende," siger Gibbs.
Barack Obamas hustru Michelle Obama overtager sin mands opgaver fredag i Columbus og Akron i Ohio.
Den demokraktiske præsidentkandidat har tidligere beskrevet sin bedstemor som en person, der har betydet meget for, at han har klaret sig godt i livet.
"Hun er den, der har tilsidesat ting til sig selv, for at jeg kunne få et bedre liv. Hun gav alt, hvad hun havde til mig. Og selv om hun ikke længere kan rejse, ved jeg, at hun ser med i aften," lød det fra Obama ved, da han blev valgt til Demokraternes præsidentkandidat i august.
-Newspaq