De två presidenterna träffades i Warszawa i samband med firandet av att Polen varit en demokrati i 25 år.
De diskuterade bland annat hur Ukraina i framtiden ska kunna göra sig mindre beroende av rysk gas.
Obama sade sig vara "djupt imponerad" av den västvänlige oligarkpresidentens "vision".
– Det som ukrainarna sade i och med valet är att de avvisar den våldsamma vägen och vill ha möjligheten att bestämma sin egen framtid, sade Barack Obama efter mötet, enligt Reuters.
Sedan Petro Porosjenko valdes till president har regeringens våldsanvändning i östra Ukraina ökat markant. En talesperson för Ukrainas väpnade styrkor uppgav tidigare idag att 300 separatister dödats och runt 500 skadats under det senaste dygnets stridigheter i Slovjansk.
