2016
Op 14 juli 2015 kondigde Ward aan dat ze in de race zou stappen voor de Republikeinse nominatie voor de Amerikaanse Senaat in Arizona, tegen de lange tijd zittende president John McCain, die door veel politieke analisten werd gezien als een topdoelwit van de Tea Party-beweging en door andere Republikeinse conservatieven. Op 2 december 2015 kondigde Ward aan dat per Arizona’s resign-to-run wetten, ze zou aftreden uit de senaat van de staat, met ingang van 15 december, om haar tijd te wijden aan de verkiezing voor de Amerikaanse Senaat. Ze werd opgevolgd door Sue Donahue.
Op 11 juli 2016 publiceerde Ward een advertentie op haar Facebook-pagina waarin ze zei dat John McCain, haar primaire tegenstander voor de Republikeinse primaire senaatsverkiezing van 2016, te vriendelijk was met minister Hillary Clinton. De advertentie zei dat ze bijna identiek waren in hun politieke overtuigingen, verklarend dat “ze het eens zijn” over kwesties zoals “amnestie voor illegale immigranten,” tegen de belastingverlagingen van president George W. Bush, een benzinebelasting, en “het blokkeren van conservatieve rechters.” De advertentie was een identieke kopie van een advertentie uit 2008 van toenmalig presidentskandidaat Mitt Romney, behalve dat Ward Romney’s goedkeurende boodschap aan het eind van de video verving door haar eigen boodschap. De advocaten van Romney namen contact op met Ward en haar campagne en sommeerden haar om elk verder gebruik van de advertentie te staken, met de mededeling dat Romney for President geen toestemming had gegeven voor het gebruik van de advertentie. Ward’s campagne betwistte de gelijkenissen niet en vertelde verslaggevers dat “Mitt Romney het bij het rechte eind had”. Stephen Sebastian, Ward’s woordvoerder, voegde daaraan toe: “Als de schoen past, draag hem dan. De essentie is nog steeds hetzelfde. Sommige dingen veranderen nooit.”
In augustus 2016 verloor Ward de voorverkiezing van McCain.
2018
In oktober 2016 kondigde Ward aan dat ze het in de Republikeinse voorverkiezing van 2018 zou opnemen tegen zittend senator Jeff Flake (die later aankondigde dat hij zich zou terugtrekken uit de senaat). Ward bekritiseerde Flake omdat hij “een open-grenzen, amnestie globalist” was, en beschreef zichzelf als “een bouw-de-muur, stop-illegale-immigratie Americanist”. In de voorverkiezing stond Ward tegenover U.S. Rep. Martha McSally en voormalig Maricopa County sheriff Joe Arpaio. Arpaio en Ward werden beschouwd als in strijd voor dezelfde groep primaire kiezers, omdat ze beide zeer conservatief en standvastig pro-Trump zijn, terwijl McSally een meer gematigde staat van dienst heeft.
In juli 2017, nadat bij McCain hersenkanker was vastgesteld, zei Ward dat ze hoopte dat McCain zo snel mogelijk zou aftreden. Ward zei in een radio-interview: “Ik hoop dat senator McCain hier lang en hard naar gaat kijken, dat zijn familie en zijn adviseurs hier naar gaan kijken, en dat ze hem gaan adviseren om zo snel mogelijk af te treden. Zodat de zaken van het land en de zaken van Arizona die vertegenwoordigd worden op federaal niveau verder kunnen gaan. … We kunnen niet tot de verkiezingen van 2018 wachten om de agenda van Trump te verwezenlijken, om de grens te beveiligen en illegale immigratie te stoppen en Obamacare te herroepen en de economie te repareren en de veteranenadministratie te repareren, al die dingen moeten worden gedaan en we kunnen niet stilstaan terwijl we wachten op John McCain om te bepalen wat hij gaat doen.” Ward zei dat ze hoopte dat de gouverneur van Arizona zou overwegen haar te benoemen om de zetel van McCain te vullen.
In augustus 2017 hadden verschillende gebeurtenissen invloed op haar campagne. Ze sprak haar steun uit voor de gratieverlening door president Trump aan voormalig sheriff Joe Arpaio, die was veroordeeld voor strafrechtelijke minachting van de rechtbank. Miljardair Robert Mercer – die Ward’s 2016-campagne had gesteund – kondigde aan dat hij $ 300.000 zou doneren aan een Super PAC ter ondersteuning van haar 2018 run.
Ook in die maand verscheen een video-aanvaladvertentie waarin Ward werd beschuldigd van het eens zijn met de chemtrails-complottheorie en naar haar werd verwezen als “Chemtrail Kelli”. De advertentie werd gesponsord door het Senate Leadership Fund, afgestemd op Senate Majority Leader Mitch McConnell, en kan de eerste keer zijn geweest dat Ward onder de aandacht kwam van “velen buiten Arizona” volgens journalist Clare Malone, (een advertentie over het onderwerp chemtrails en Ward verscheen voor het eerst in de 2016 Senaat race met McCain). Politifact beoordeelde de bewering dat Ward “een gemeentehuis over ‘chemtrail samenzweringstheorieën’ organiseerde en open staat voor het sponsoren van chemtrails wetgeving” als “grotendeels onwaar,” en factcheck.org bestempelde de advertentie als “misleidend.” Ward bekritiseerde de advertentie als het demonstreren van “seksisme voorbehouden aan conservatieve vrouwen.”
In oktober 2017 werd Ward formeel gesteund door voormalig Senior Counselor to the President Steve Bannon in haar 2018-campagne. Ward verscheen samen met Bannon om de steunbetuiging aan te kondigen. Ze werd ook onderschreven door Great America PAC, dat is beschreven als “een arm van Team Bannon.” Bannon heeft gezegd dat hij gelooft dat Ward zal helpen bij het bouwen van een muur aan de zuidgrens van de VS en het intrekken van de Affordable Care Act. Ward probeerde zich later te distantiëren van Bannon in de nasleep van Bannon’s publieke ruzie met Trump, wiens steun Ward ook zocht, volgens The Arizona Republic. In januari 2018 zei Ward: “Steve Bannon, ik weet niet dat ik eigenlijk echt een volledige goedkeuring van Steve kreeg … Hij is niet iemand die ik heb bereikt en gesproken in welke manier, vorm of vorm dan ook … Ik distantieer mij van Steve Bannon.” Ward werd ook gesteund door Sean Hannity, Laura Ingraham, Rep. Steve King, en Sen. Rand Paul.
In mei 2018 beschuldigde Joe Arpaio Ward ervan hem te hebben verleid om uit de Republikeinse primaire te buigen in ruil voor lucratieve spreekbeurten met een pro-Trump-groep; de Ward-campagne ontkende de beschuldiging. De voorverkiezing werd beschreven als “omstreden”, waarbij Ward weigerde te zeggen of ze McSally zou steunen in de algemene verkiezingen, mocht ze de Republikeinse nominatie winnen.
In juni 2018 meldde The Arizona Republic dat Ward’s banden met controversiële en marginale conservatieve figuren haar campagne ondermijnden. Tijdens de campagne heeft Ward Paul Nehlen afgezworen, een antisemitische en anti-moslim commentator die ze eerder had geprezen en beschreven als een “vriend”. Ward prees Nehlen toen hij in 2016 tevergeefs probeerde House Speaker Paul Ryan af te zetten. Ze verscheen samen met Nehlen bij een aantal gelegenheden. Ward’s echtgenoot, die ook een campagne surrogaat was, heeft samenzweringstheorieën gepromoot over Seth Rich, de Clintons die mensen vermoorden en John McCain die samenwerkt met de Islamitische Staat. In augustus 2018 kondigde Ward een campagne bustour aan met Mike Cernovich, een alt-right media persoonlijkheid en samenzweringstheoreticus. Cernovich had de Pizzagate-complottheorie gepromoot, waarbij hij ten onrechte beweerde dat er een wijdverspreid pedofielennetwerk bestond binnen de Clinton-campagne, waarvan Ward weigerde het bestaan te ontkennen. Toen Ward werd gevraagd of ze het eens was met de overtuigingen van Cernovich, zei ze dat ze niet veel wist over zijn opvattingen.
Op 24 augustus 2018, de dag van de aankondiging dat senator John McCain de medische behandeling voor terminale hersenkanker zou staken, vroeg een van Ward’s campagnemedewerkers zich op Facebook af of de aankondiging “een plan was om media-aandacht van campagne af te halen” op “de aftrapdag van Kelli Ward’s bustour”. In antwoord daarop schreef Ward: “Ik denk dat ze een bepaald narratief wilden hebben waarvan ze hopen dat het negatief voor mij is.” McCain overleed uren na Ward’s eerste opmerking, die werd verwijderd of verwijderd uit de publieke weergave. Ward maakte vervolgens een vervolgopmerking (later ook verwijderd of verborgen) dat de “media van een narratief houden … het is de media die iets van niets maken.”
Ward werd verslagen door Martha McSally in de Republikeinse voorverkiezing van 28 augustus 2018, waarbij hij 28% van de stemmen kreeg tegen McSally’s 52% en Arpaio’s 19%.