2016
Le 14 juillet 2015, Ward a annoncé qu’elle se lancerait dans la course à l’investiture républicaine pour le Sénat américain en Arizona, contre le titulaire de longue date, John McCain, qui était considéré par de nombreux analystes politiques comme une cible privilégiée du mouvement Tea Party et par d’autres conservateurs républicains. Le 2 décembre 2015, Mme Ward a annoncé que, conformément aux lois de l’Arizona sur la démission, elle démissionnerait du sénat de l’État, à compter du 15 décembre, afin de se consacrer à sa candidature au Sénat des États-Unis. Sue Donahue lui a succédé.
Le 11 juillet 2016, Ward a publié une annonce sur sa page Facebook disant que John McCain, son principal adversaire pour l’élection primaire républicaine au Sénat en 2016, était trop ami avec la secrétaire Hillary Clinton. L’annonce disait qu’ils étaient presque identiques dans leurs convictions politiques, affirmant qu' »ils sont d’accord » sur des questions telles que « l’amnistie pour les immigrants illégaux », l’opposition aux réductions d’impôts du président George W. Bush, une taxe sur l’essence et « le blocage des juges conservateurs. » L’annonce était une copie identique d’une annonce publiée en 2008 par Mitt Romney, alors candidat à la présidence, sauf que Ward a remplacé le message d’approbation de Romney à la fin de la vidéo par le sien. Les avocats de Romney ont contacté Ward et sa campagne pour lui ordonner de cesser toute utilisation de l’annonce, déclarant que Romney for President n’avait pas autorisé l’utilisation de l’annonce. La campagne de Ward n’a pas contesté les similitudes, déclarant aux journalistes que « Mitt Romney a raison ». Stephen Sebastian, le porte-parole de Ward, a ajouté : « Si la chaussure vous va, portez-la. La substance est toujours la même. Certaines choses ne changent jamais. »
En août 2016, Ward a perdu la primaire face à McCain.
2018
En octobre 2016, Ward a annoncé qu’elle se présenterait à la primaire républicaine de 2018 contre le sénateur sortant Jeff Flake (qui a ensuite annoncé qu’il se retirait du Sénat). Ward a critiqué Flake pour être « un globaliste de l’ouverture des frontières et de l’amnistie », se décrivant comme « un américaniste de la construction du mur, de l’arrêt de l’immigration illégale ». Lors des primaires, Ward a affronté la représentante américaine Martha McSally et l’ancien shérif du comté de Maricopa Joe Arpaio. Arpaio et Ward étaient considérés comme en lice pour le même groupe d’électeurs de la primaire, car ils sont tous deux très conservateurs et farouchement pro-Trump, alors que McSally a un bilan plus modéré.
En juillet 2017, après que McCain a été diagnostiqué avec un cancer du cerveau, Ward a déclaré qu’elle espérait que McCain démissionnerait le plus rapidement possible. Ward a déclaré lors d’une interview à la radio : « J’espère que le sénateur McCain va se pencher longuement sur la question, que sa famille et ses conseillers vont se pencher sur la question, et qu’ils vont lui conseiller de se retirer le plus rapidement possible. Pour que les affaires du pays et la représentation de l’Arizona au niveau fédéral puissent aller de l’avant. … Nous ne pouvons pas avoir jusqu’aux élections de 2018, à attendre pour accomplir le programme de Trump, pour sécuriser la frontière et arrêter l’immigration illégale et abroger Obamacare et réparer l’économie et réparer l’administration des vétérans, toutes ces choses doivent être faites et nous ne pouvons pas être au point mort en attendant que John McCain détermine ce qu’il va faire. » Ward a déclaré qu’elle espérait que le gouverneur de l’Arizona envisagerait de la nommer pour occuper le siège de McCain.
En août 2017, plusieurs événements ont affecté sa campagne. Elle a exprimé son soutien au pardon accordé par le président Trump à l’ancien shérif Joe Arpaio, qui avait été condamné pour outrage criminel au tribunal. Le milliardaire Robert Mercer – qui avait soutenu la campagne de Ward en 2016 – a annoncé qu’il ferait un don de 300 000 $ à un Super PAC soutenant sa course de 2018.
Aussi au cours de ce mois, une publicité d’attaque vidéo est apparue, accusant Ward d’être d’accord avec la théorie du complot des chemtrails et la désignant comme « Chemtrail Kelli ». La publicité était parrainée par le Senate Leadership Fund, aligné sur le leader de la majorité au Sénat, Mitch McConnell, et pourrait avoir été la première fois que Ward a attiré l’attention de « beaucoup de gens en dehors de l’Arizona », selon la journaliste Clare Malone, (une publicité sur le sujet des chemtrails et de Ward est apparue pour la première fois dans la course au Sénat de 2016 avec McCain). Politifact a classé l’affirmation selon laquelle Ward « a organisé une réunion publique sur les théories du complot des chemtrails et est prêt à parrainer une législation sur les chemtrails » comme « principalement fausse », et factcheck.org a qualifié la publicité de « trompeuse ». Ward a critiqué l’annonce comme démontrant un « sexisme réservé aux femmes conservatrices. »
En octobre 2017, Ward a été officiellement soutenu par l’ancien conseiller principal du président Steve Bannon dans sa campagne de 2018. Ward est apparue avec Bannon pour annoncer le soutien. Elle a également été soutenue par Great America PAC, qui a été décrit comme « un bras de l’équipe Bannon ». Bannon a déclaré qu’il pensait que Ward aiderait à construire un mur à la frontière sud des États-Unis et à abroger la loi sur les soins abordables. Ward a ensuite tenté de prendre ses distances avec Bannon à la suite de la brouille publique de Bannon avec Trump, dont Ward a également cherché à obtenir le soutien, selon The Arizona Republic. En janvier 2018, Ward a déclaré : « Steve Bannon, je ne sais pas si j’ai vraiment obtenu un soutien complet de Steve (…). Ce n’est pas quelqu’un que j’ai contacté et à qui j’ai parlé d’une manière ou d’une autre […]. Je prends mes distances avec Steve Bannon ». Ward a également été soutenu par Sean Hannity, Laura Ingraham, le représentant Steve King et le sénateur Rand Paul.
En mai 2018, Joe Arpaio a accusé Ward de l’avoir incité à se retirer de la primaire républicaine en échange de discours lucratifs avec un groupe pro-Trump ; la campagne de Ward a nié cette accusation. La primaire a été décrite comme « litigieuse », Ward refusant de dire si elle soutiendrait McSally lors de l’élection générale si elle remportait l’investiture républicaine.
En juin 2018, The Arizona Republic a rapporté que les liens de Ward avec des personnalités conservatrices controversées et marginales nuisaient à sa campagne. Pendant la campagne, Ward a désavoué Paul Nehlen, un commentateur antisémite et antimusulman qu’elle avait auparavant loué et décrit comme un « ami ». Ward a fait l’éloge de Nehlen lorsqu’il a cherché sans succès à déloger le président de la Chambre des représentants Paul Ryan en 2016. Elle est apparue en compagnie de Nehlen à plusieurs reprises. Le mari de Ward, qui était également un substitut de campagne, a promu des théories du complot sur Seth Rich, les Clinton assassinant des gens et John McCain coopérant avec l’État islamique. En août 2018, Ward a annoncé une tournée de bus de campagne avec Mike Cernovich, une personnalité médiatique de l’alt-right et un théoricien du complot. Cernovich avait promu la théorie du complot Pizzagate, alléguant faussement l’existence d’un réseau pédophile généralisé au sein de la campagne Clinton, dont Ward a refusé de nier l’existence. Lorsqu’on a demandé à Ward si elle était d’accord avec les convictions de Cernovich, elle a répondu qu’elle ne savait pas grand-chose de ses opinions.
Le 24 août 2018, le jour de l’annonce que le sénateur John McCain cessait son traitement médical pour un cancer du cerveau en phase terminale, l’un des collaborateurs de la campagne de Ward a demandé sur Facebook si cette annonce « était un plan pour détourner l’attention des médias de la campagne » le « jour du coup d’envoi de la tournée en bus de Kelli Ward ». En réponse, Ward a écrit : « Je pense qu’ils voulaient avoir un récit particulier qu’ils espèrent négatif pour moi ». McCain est mort quelques heures après le commentaire initial de Ward, qui a été supprimé ou retiré de la vue du public. Ward a ensuite fait un commentaire de suivi (plus tard également supprimé ou caché) selon lequel les « médias aiment un récit … c’est les médias qui font quelque chose à partir de rien. »
Ward a été battu par Martha McSally lors de la primaire républicaine du 28 août 2018, recevant 28% des voix contre 52% pour McSally et 19% pour Arpaio.