2016
La 14 iulie 2015, Ward a anunțat că va intra în cursa pentru nominalizarea republicană pentru Senatul SUA în Arizona, împotriva actualului președinte de lungă durată John McCain, considerat de mulți analiști politici ca fiind o țintă de top a mișcării Tea Party și de către alți conservatori republicani. La 2 decembrie 2015, Ward a anunțat că, în conformitate cu legile privind demisia din Arizona, va demisiona din Senatul statului, începând cu data de 15 decembrie, pentru a-și dedica timpul candidaturii la Senatul Statelor Unite. Ea a fost succedată de Sue Donahue.
La 11 iulie 2016, Ward a publicat un anunț pe pagina sa de Facebook în care spunea că John McCain, principalul său adversar pentru alegerile primare republicane pentru Senat din 2016, era prea prietenos cu secretarul Hillary Clinton. Anunțul spunea că cei doi sunt aproape identici în convingerile lor politice, afirmând că „sunt de acord” în probleme precum „amnistia pentru imigranții ilegali”, opoziția față de reducerile de taxe ale președintelui George W. Bush, o taxă pe benzină și „blocarea judecătorilor conservatori”. Anunțul a fost o copie identică a unui anunț din 2008 publicat de candidatul la președinție de atunci, Mitt Romney, cu excepția faptului că Ward a înlocuit mesajul de aprobare al lui Romney de la finalul videoclipului cu al ei. Avocații lui Romney au contactat-o pe Ward și campania acesteia, ordonându-i să înceteze orice altă utilizare a spotului publicitar, declarând că Romney for President nu a autorizat nicio utilizare a acestuia. Campania lui Ward nu a contestat asemănările, declarând reporterilor că „Mitt Romney a avut dreptate”. Stephen Sebastian, purtătorul de cuvânt al lui Ward, a adăugat: „Dacă ți se potrivește pantoful, poartă-l”. Substanța este în continuare aceeași. Unele lucruri nu se schimbă niciodată.”
În august 2016, Ward a pierdut alegerile primare în fața lui McCain.
2018
În octombrie 2016, Ward a anunțat că va candida în alegerile primare republicane din 2018 împotriva senatorului în exercițiu Jeff Flake (care ulterior a anunțat că se va retrage din Senat). Ward l-a criticat pe Flake pentru că este „un globalist al frontierelor deschise și al amnistiei”, descriindu-se pe ea însăși ca fiind „o americanistă care construiește zidul, oprește imigrația ilegală”. În alegerile primare, Ward s-a confruntat cu reprezentanta SUA Martha McSally și cu fostul șerif al comitatului Maricopa, Joe Arpaio. Arpaio și Ward au fost considerați în competiție pentru același grup de alegători din alegerile primare, deoarece amândoi sunt extrem de conservatori și sunt ferm pro-Trump, în timp ce McSally are un istoric mai moderat.
În iulie 2017, după ce McCain a fost diagnosticat cu cancer la creier, Ward a declarat că speră ca McCain să demisioneze cât mai repede posibil. Ward a declarat într-un interviu radiofonic: „Sper că senatorul McCain va analiza îndelung și cu atenție acest lucru, că familia și consilierii săi vor analiza acest lucru și îl vor sfătui să se retragă cât mai repede posibil. Astfel încât afacerile țării și afacerile Arizonei să fie reprezentate la nivel federal să poată merge mai departe. … Nu putem avea până la alegerile din 2018, așteptând să realizăm agenda lui Trump, să securizăm granița și să oprim imigrația ilegală și să abrogăm Obamacare și să reparăm economia și să reparăm administrația veteranilor, toate aceste lucruri trebuie să fie făcute și nu putem sta în impas în timp ce așteptăm ca John McCain să stabilească ce va face.” Ward a declarat că speră ca guvernatorul Arizonei să ia în considerare numirea ei pentru a ocupa locul lui McCain.
În august 2017, mai multe evenimente i-au afectat campania. Ea și-a exprimat sprijinul pentru grațierea de către președintele Trump a fostului șerif Joe Arpaio, care fusese condamnat pentru ultraj judiciar. Miliardarul Robert Mercer – care a sprijinit campania lui Ward din 2016 – a anunțat că va dona 300.000 de dolari unui Super PAC care susține candidatura ei din 2018.
De asemenea, în acea lună, a apărut o reclamă video de atac care o acuză pe Ward că este de acord cu teoria conspirației chemtrails și se referă la ea ca fiind „Chemtrail Kelli”. Reclama a fost sponsorizată de Senate Leadership Fund, aliniat cu liderul majorității senatoriale Mitch McConnell, și este posibil să fi fost prima dată când Ward a intrat în atenția „multor persoane din afara Arizonei”, potrivit jurnalistei Clare Malone, (o reclamă pe tema chemtrails și Ward a apărut pentru prima dată în cursa pentru Senat din 2016 cu McCain). Politifact a calificat drept „în mare parte falsă” afirmația potrivit căreia Ward „a găzduit o primărie pe tema ‘teoriilor conspirației cu dârele chimice’ și este deschis la sponsorizarea legislației privind dârele chimice”, iar factcheck.org a catalogat anunțul drept „înșelător”. Ward a criticat anunțul ca demonstrând „sexismul rezervat femeilor conservatoare.”
În octombrie 2017, Ward a fost susținută oficial de fostul consilier principal al președintelui Steve Bannon în campania sa din 2018. Ward a apărut împreună cu Bannon pentru a anunța această susținere. Ea a fost, de asemenea, susținută de Great America PAC, care a fost descrisă ca fiind „un braț al echipei Bannon”. Bannon a declarat că el crede că Ward va ajuta la construirea unui zid la granița de sud a SUA și la abrogarea Legii privind îngrijirea medicală accesibilă. Ward a încercat ulterior să se distanțeze de Bannon după ce Bannon s-a certat public cu Trump, a cărui susținere a căutat-o și Ward, potrivit The Arizona Republic. În ianuarie 2018, Ward a declarat: „Steve Bannon, nu știu dacă am primit cu adevărat o susținere completă din partea lui Steve …. Nu este o persoană cu care să fi ajuns și cu care să fi vorbit în vreun fel, în niciun fel sau formă … Mă distanțez de Steve Bannon”. Ward a fost, de asemenea, susținut de Sean Hannity, Laura Ingraham, reprezentantul Steve King și senatorul Rand Paul.
În mai 2018, Joe Arpaio l-a acuzat pe Ward că l-a ademenit să se retragă din alegerile primare republicane în schimbul unor discursuri profitabile cu un grup pro-Trump; campania lui Ward a negat această acuzație. Primarele au fost descrise ca fiind „controversate”, Ward refuzând să spună dacă o va susține pe McSally în alegerile generale în cazul în care aceasta ar câștiga nominalizarea republicană.
În iunie 2018, The Arizona Republic a raportat că legăturile lui Ward cu figuri conservatoare controversate și marginale îi subminează campania. În timpul campaniei, Ward l-a renegat pe Paul Nehlen, un comentator antisemit și antimusulman pe care ea l-a lăudat anterior și pe care l-a descris ca fiind un „prieten”. Ward l-a lăudat pe Nehlen atunci când acesta a încercat, fără succes, să-l înlăture pe președintele Camerei Reprezentanților, Paul Ryan, în 2016. Ea a apărut împreună cu Nehlen în mai multe rânduri. Soțul lui Ward, care a fost, de asemenea, un surogat de campanie, a promovat teorii ale conspirației cu privire la Seth Rich, la uciderea de oameni de către Clintons și la cooperarea lui John McCain cu Statul Islamic. În august 2018, Ward a anunțat un turneu de campanie cu autobuzul în care a participat Mike Cernovich, o personalitate mediatică de alt-right și teoretician al conspirației. Cernovich a promovat teoria conspirației Pizzagate, susținând în mod fals existența unei rețele de pedofilie răspândite în cadrul campaniei Clinton, a cărei existență Ward a refuzat să o nege. Când Ward a fost întrebată dacă era de acord cu convingerile lui Cernovich, ea a spus că nu știa prea multe despre opiniile acestuia.
La 24 august 2018, în ziua în care s-a anunțat că senatorul John McCain a încetat tratamentul medical pentru cancer cerebral în fază terminală, unul dintre membrii echipei de campanie a lui Ward a întrebat pe Facebook dacă anunțul „a fost un plan pentru a distrage atenția presei de la campanie” în „ziua de început a turneului cu autobuzul al lui Kelli Ward”. Ca răspuns, Ward a scris: „Cred că au vrut să aibă o anumită narațiune care speră să fie negativă pentru mine”. McCain a murit la câteva ore după comentariul inițial al lui Ward, care a fost șters sau înlăturat de la vizionarea publică. Ward a făcut apoi un comentariu de urmărire (ulterior, de asemenea, șters sau ascuns) potrivit căruia „mass-media iubește o narațiune… este mass-media care face ceva din nimic.”
Ward a fost învins de Martha McSally în alegerile primare republicane din 28 august 2018, primind 28% din voturi, față de 52% pentru McSally și 19% pentru Arpaio.
.