2016
2015. július 14-én Ward bejelentette, hogy elindul az arizonai republikánus szenátorjelöltségért folyó versenyben a régóta hivatalban lévő John McCain ellen, akit sok politikai elemző a Tea Party mozgalom és más republikánus konzervatívok egyik fő célpontjának tekintett. 2015. december 2-án Ward bejelentette, hogy az arizonai lemondási törvények értelmében december 15-i hatállyal lemond az állami szenátusi tisztségéről, hogy idejét az amerikai szenátusi jelöltségnek szentelhesse. Utódja Sue Donahue lett.
2016. július 11-én Ward a Facebook-oldalán közzétett egy hirdetést, amelyben azt állította, hogy John McCain, a 2016-os republikánus előválasztási szenátusi választáson induló elsődleges ellenfele túlságosan jóban van Hillary Clinton külügyminiszterrel. A hirdetés szerint politikai meggyőződésükben szinte azonosak, azt állítva, hogy “egyetértenek” olyan kérdésekben, mint az “amnesztia az illegális bevándorlóknak”, George W. Bush elnök adócsökkentéseinek ellenzése, a benzinadó és a “konzervatív bírák blokkolása”. A hirdetés egy 2008-as, Mitt Romney akkori elnökjelölt által közzétett hirdetés azonos másolata volt, azzal a különbséggel, hogy Ward a videó végén Romney jóváhagyó üzenetét a sajátjával helyettesítette. Romney ügyvédei felvették a kapcsolatot Warddal és a kampányával, és felszólították, hogy hagyjon fel a reklám további felhasználásával, kijelentve, hogy a Romney for President nem engedélyezte a reklám felhasználását. Ward kampánya nem vitatta a hasonlóságot, és újságíróknak azt mondta, hogy “Mitt Romney-nak igaza van”. Stephen Sebastian, Ward szóvivője hozzátette: “Ha a cipő illik rá, vedd fel. A lényeg még mindig ugyanaz. Néhány dolog sosem változik.”
2016 augusztusában Ward elvesztette az előválasztást McCainnel szemben.
2018
2016 októberében Ward bejelentette, hogy indul a 2018-as republikánus előválasztáson Jeff Flake hivatalban lévő szenátor ellen (aki később bejelentette, hogy visszavonul a szenátusból). Ward kritizálta Flake-et, amiért “a nyitott határok, amnesztia globalistája”, magát pedig “a falat építő, az illegális bevándorlást megállító amerikanistaként” jellemezte. Az előválasztáson Ward Martha McSally amerikai képviselővel és Joe Arpaio volt Maricopa megyei seriffel került szembe. Arpaio és Ward az előválasztási szavazók ugyanazon csoportjáért tartották versengőnek, mivel mindketten erősen konzervatívak és határozottan Trump-pártiak, míg McSally mérsékeltebb előéletű.
2017 júliusában, miután McCainnél agydaganatot diagnosztizáltak, Ward azt mondta, hogy reméli, McCain minél hamarabb lemond. Ward egy rádióinterjúban azt mondta: “Remélem, hogy McCain szenátor hosszasan és alaposan át fogja gondolni ezt, hogy a családja és a tanácsadói át fogják nézni ezt, és azt fogják tanácsolni neki, hogy a lehető leggyorsabban lépjen vissza. Így az ország és Arizona szövetségi szintű képviseletének ügye előrehaladhat. … Nem várhatunk a 2018-as választásokig, és nem várhatunk a Trump-program megvalósítására, a határ biztosítására, az illegális bevándorlás megállítására, az Obamacare visszavonására, a gazdaság rendbetételére és a veteránigazgatás rendbetételére, mindezeket a dolgokat meg kell tenni, és nem állhatunk meg, amíg arra várunk, hogy John McCain eldöntse, mit fog tenni.”. Ward azt mondta, reméli, hogy Arizona kormányzója megfontolja, hogy őt nevezze ki McCain helyére.
2017 augusztusában több esemény is befolyásolta a kampányát. Kifejezte, hogy támogatja, hogy Trump elnök kegyelmet adjon Joe Arpaio volt seriffnek, akit bíróság megsértése miatt ítéltek el. A milliárdos Robert Mercer – aki támogatta Ward 2016-os kampányát – bejelentette, hogy 300 000 dollárt adományoz a 2018-as indulását támogató Super PAC-nak.
Szintén ebben a hónapban jelent meg egy támadó videóhirdetés, amelyben azzal vádolták Wardot, hogy egyetért a chemtrail összeesküvés-elmélettel, és “Chemtrail Kelli”-ként emlegették. A reklámot a Mitch McConnell szenátusi többségi vezetőhöz igazodó Senate Leadership Fund szponzorálta, és Clare Malone újságíró szerint talán ez volt az első alkalom, hogy Wardra “sokan felfigyeltek Arizonán kívül” (a chemtrails és Ward témájáról szóló reklám először a 2016-os szenátusi versenyben jelent meg McCainnel). A Politifact “többnyire hamisnak” minősítette azt az állítást, miszerint Ward “városházát rendezett a ‘chemtrail összeesküvés-elméletekről’ és nyitott a chemtrail-törvények szponzorálására”, a factcheck.org pedig “félrevezetőnek” bélyegezte a hirdetést. Ward kritizálta a hirdetést, mivel az “a konzervatív nőknek fenntartott szexizmust” demonstrálja.”
2017 októberében Wardot hivatalosan is támogatta 2018-as kampányában Steve Bannon, az elnök korábbi főtanácsadója. Ward Bannonnal együtt jelent meg, hogy bejelentse a támogatást. A Great America PAC is támogatta őt, amelyet “a Team Bannon egyik karjaként” jellemeztek. Bannon azt mondta, hogy szerinte Ward segíteni fog falat építeni az Egyesült Államok déli határán és hatályon kívül helyezni a megfizethető egészségügyi törvényt. Ward később megpróbált elhatárolódni Bannontól, miután Bannon nyilvánosan összeveszett Trumppal, akinek támogatását Ward szintén kérte – írja a The Arizona Republic. Ward 2018 januárjában így nyilatkozott: “Steve Bannon, nem tudom, hogy valóban teljes körű támogatást kaptam-e Steve-től … Ő nem olyasvalaki, akit elértem és akivel bármilyen módon, formában vagy formában beszéltem … Elhatárolódom Steve Bannontól.” Wardot támogatta még Sean Hannity, Laura Ingraham, Steve King képviselő és Rand Paul szenátor is.
2018 májusában Joe Arpaio azzal vádolta Wardot, hogy egy Trump-párti csoporttal való jövedelmező beszédért cserébe arra csábította, hogy visszalépjen a republikánus előválasztástól; Ward kampánya tagadta a vádat. Az előválasztást “vitatottnak” minősítették, és Ward nem volt hajlandó megmondani, hogy támogatná-e McSallyt az általános választásokon, ha megnyerné a republikánus jelölést.
2018 júniusában a The Arizona Republic arról számolt be, hogy Ward ellentmondásos és szélsőséges konzervatív személyiségekhez fűződő kapcsolatai aláássák a kampányát. A kampány során Ward kitagadta Paul Nehlent, egy antiszemita és muszlimellenes kommentátort, akit korábban dicsért és “barátként” jellemzett. Ward dicsérte Nehlent, amikor 2016-ban sikertelenül próbálta leváltani Paul Ryan képviselőházi elnököt. Több alkalommal is együtt jelent meg Nehlennel. Ward férje, aki szintén kampányfőnök volt, összeesküvés-elméleteket terjesztett Seth Richről, Clintonék embergyilkosságairól és John McCainről, aki együttműködött az Iszlám Állammal. 2018 augusztusában Ward kampánybuszos turnét jelentett be, amelyen Mike Cernovich, az alt-right médiaszemélyiség és összeesküvés-elméletíró is részt vett. Cernovich a Pizzagate összeesküvés-elméletet népszerűsítette, hamisan állítva a Clinton-kampányon belül elterjedt pedofilhálózat létezését, amelynek létezését Ward nem volt hajlandó tagadni. Amikor Wardot megkérdezték, hogy egyetért-e Cernovich nézeteivel, azt mondta, hogy nem sokat tud a nézeteiről.
2018. augusztus 24-én, azon a napon, amikor bejelentették, hogy John McCain szenátor befejezi az orvosi kezelést halálos agydaganata miatt, Ward egyik kampánystábja a Facebookon megkérdőjelezte, hogy a bejelentés “terv volt-e a média figyelmének elterelése a kampányról” “Kelli Ward buszos turnéjának nyitónapján”. Válaszul Ward azt írta: “Azt hiszem, egy bizonyos narratívát akartak, amely reményeik szerint negatívan hat rám”. McCain órákkal Ward első kommentje után halt meg, amelyet töröltek vagy eltávolítottak a nyilvánosság elől. Ward ezután tett egy következő (később szintén törölt vagy rejtett) megjegyzést, miszerint “a média szereti a narratívát … a média a semmiből csinál valamit.”
Wardot Martha McSally győzte le a 2018. augusztus 28-i republikánus előválasztáson, a szavazatok 28%-át kapta McSally 52%-ával és Arpaio 19%-ával szemben.