ב-30 במאי 2015 הלך לעולמו בו ביידן, התובע הכללי של דלאוור ובנו הבכור של ביידן, אחרי התמודדות ארוכה עם סרטן המוח. בהודעה שנמסרה ממשרד סגן הנשיא נכתב כי "משפחת ביידן כולה עצובה מעבר למה שמילים יכולות לתאר". המחלה וחומרתה לא נחשפו לציבור; ביידן דאג להפחית מהעומס של סדר יומו הציבורי על מנת לבלות יותר זמן עם בנו, וזאת מבלי לעורר תשומת לב ציבורית. ימים אחדים אחר מותו של בו, שלחו ראש ממשלת ישראל, בנימין נתניהו ויו"ר האופוזיציה, יצחק הרצוג את תנחומיהם למשפחה של סגן הנשיא. מותו של בו הכה גלים בארצות הברית, הן בשל היותו בנו של סגן הנשיא המכהן והן בשל העובדה שתכנן להתמודד למועמדות המפלגה הדמוקרטית לתפקיד מושל דלאוור ב-2016.
ב-12 בינואר 2017 העניק אובמה לביידן, בהפתעה גמורה, את מדליית החירות הנשיאותית במהלך מסיבת עיתונאים בחדר האוכל הממלכתי שבבית הלבן לרגל פרידה מביידן ורעייתו ג'יל. אובמה אמר שהמדליה מוענקת לו על "האמונה באמריקאים, אהבת הארץ ושירות ארוך שנים שייחקק לדורות". הייתה זו הפעם הראשונה והיחידה בה אובמה העניק את מדליית החירות הנשיאותית עם אות הוקרה, כבוד ששלושת קודמיו שמרו רק לנשיא לשעבר רונלד רייגן, למזכיר המדינה של ארצות הברית לשעבר קולין פאוול ולאפיפיור יוחנן פאולוס השני.
הבחירות לנשיאות ארצות הברית 2016.
במרבית תקופת כהונתו השנייה, מסר ביידן כי הוא שוקל התמודדות למועמדות המפלגה הדמוקרטית לנשיאות במהלך הבחירות לנשיאות ארצות הברית 2016. משפחתו, חבריו ותורמים פוליטיים החלו לעודד אותו כבר באמצע 2015 להודיע על הצטרפותו למירוץ אל הבית הלבן. על רקע הצניחה בסקרים של הילרי קלינטון, שנבעה בין היתר בעקבות "פרשת המיילים" והאחוז הגבוה בציבור האמריקאי שהאמין כי אינה אמינה, דווח בתקשורת הלאומית כי ביידן שוקל ברצינות התמודדות בבחירות לנשיאות.
ב-11 בספטמבר 2015, עם התקרב מועד ההתמודדויות הפנימיות במפלגה הדמוקרטית, ביידן עדיין לא הודיע באורח רשמי על התמודדותו. ביידן ייחס את מותו הטרי של בנו כנטל גדול על האנרגיה הרגשית שלו, ואמר כי "לאף אחד אין זכות להתמודד למשרה זו אלא אם כן הוא מוכן לתת לו 110 אחוז מעצמו". ב-21 באוקטובר, על דוכן נואמים בגן הוורדים של הבית הלבן לצד רעייתו ג'יל והנשיא אובמה, ביידן הודיע על החלטתו שלא להצטרף למירוץ הנשיאותי במפלגה הדמוקרטית לקראת בחירות 2016. בינואר 2016, ביידן אמר כי בחירתו לא להתמודד לנשיאות היא ההחלטה הנכונה, אך הודה כי הוא מצטער על שנבצר ממנו להתמודד לתפקיד ב"כל יום".
עד לשלהי ינואר 2016, ביידן ואובמה לא הביעו את תמיכתם במועמד דמוקרטי כלשהו לנשיאות. במקום קיום מסורתו לנסוע אל ננטקט כל חג ההודיה, בחר ביידן בשנה זו לטוס לאירופה ולהיוועד עם כמה ממנהיגי היבשת. ביידן קיים פגישות עם מרטין אומאלי, לאחר שנפגש קודם לכן עם ברני סנדרס, אם כי אף אחת מהפגישות הללו לא נחשבה כתמיכה רשמית במועמדותם לנשיאות, שכן ביידן אמר שהוא ייפגש עם כל מועמד דמוקרטי לנשיאות שרק יבקש. אובמה הכריז על תמיכתו בהילרי קלינטון ב-9 ביוני 2016, וביידן עשה כמוהו מאוחר יותר באותו היום. ביידן וקלינטון היו אמורים להתכנס יחד במהלך מסע הבחירות בסקרנטון ב-8 ביולי, אך ההופעה המשותפת שלהם בוטלה על ידיה בעקבות רצח השוטרים בדאלאס יום קודם לכן.
לאחר תמיכתו הגלויה בקלינטון, הציג ביידן בפומבי את חילוקי הדעות שלו עם המדיניות של דונלד טראמפ, מועמד המפלגה הרפובליקנית, בריאיון עיתונאי שהעניק לג'ורג' סטפנופולוס בכינוס הוועדה הדמוקרטית הלאומית ב-26 ביולי, הצהיר ביידן כי מצביעים "מוסריים וממוקדים" לא יצביעו לטראמפ.
לאחר כהונתו כסגן הנשיא.
ב-2017 הצטרף ביידן לסגל אוניברסיטת פנסילבניה כפרופסור למדיניות חוץ, דיפלומטיה וביטחון לאומי, תוך שהוא מוביל את מרכז פן ביידן לדיפלומטיה ולמעורבות גלובלית. בעודו משתתף בכנס של מרכז זה ב-30 במרץ 2017, שאל סטודנט את ביידן מה ברצונו לייעץ לנשיא דונלד טראמפ, וביידן הגיב ואמר שעל הנשיא להתבגר ולחדול מ"לצייץ" ברשת החברתית טוויטר על מנת שיוכל להתמקד במשרתו. בריאיון שנתן ביידן לתוכנית "CBS הבוקר הזה" ב-18 באוקטובר 2018 אמר כי נדמה שממשל טראמפ מרגיש צורך לפנק מנהיגים אוטוקרטים ודיקטטורים כמו מנהיגי סעודיה, נשיא רוסיה ולדימיר פוטין, המנהיג העליון של קוריאה הצפונית קים ג'ונג-און ונשיא הפיליפינים רודריגו דוטרטה. באותו החודש אמר ביידן שאם המפלגה הדמוקרטית תיטול את הרוב בבית הנבחרים של ארצות הברית בבחירות לקונגרס, הוא מקווה שהדמוקרטים לא יפתחו בהליך הדחה נגד הנשיא טראמפ.
ב-5 בדצמבר 2016, במהלך סיור שערך בסנאט של ארצות הברית עם כתבים לקראת סיום כהונתו כסגן הנשיא, מאן ביידן לשלול התמודדות פוטנציאלית בבחירות לנשיאות ארצות הברית 2020. ב-7 בדצמבר הדגיש שוב את האמביוולנטיות שלו לגבי התמודדות פוטנציאלית בתוכנית "לייט שואו עם סטיבן קולבר", בה הוא הצהיר "לעולם אל תגיד לעולם" בהתייחסו להתמודדות אל הבית הלבן ב-2020, ובנוסף הודה שהוא לא רואה תרחיש בו הוא יתמודד אל הבית הלבן בפעם השלישית. ב-13 בינואר 2017, הודיע, בדיוק שבוע לפני תום תקופת כהונתו כסגן הנשיא, כי לא יתמודד. אולם, כעבור ארבעה ימים, ב-17 בינואר, דומה היה כאילו חזר בו מהחלטתו, ואמר: "אני ארוץ אם אוכל ללכת". ועדת פעולה פוליטית הידועה בשם "הזמן לביידן" ("Time for Biden") הוקמה בינואר 2018, והיא פועלת למען הצטרפותו של ביידן למירוץ הנשיאותי.
בשלהי אפריל 2019 דווח באמצעי התקשורת כי ביידן עתיד להודיע על התמודדותו בבחירת המקדימות במפלגה הדמוקרטית לקראת הבחירות לנשיאות ארצות הברית 2020. אף על פי שטרם הודיע באורח רשמי על התמודדותו, סקרי דעת קהל נערכו על אודות הצטרפותו למירוץ הנשיאותי ובכולם ניצב במקום הראשון כשאחריו ברני סנדרס. ב-25 באפריל 2019 פרסם ביידן סרטון ברשתות החברתיות ובו הודיע באורח רשמי על כוונתו להתמודד בבחירות לנשיאות.
הבחירות לנשיאות 2020.
הבחירות המקדימות.
בין השנים 2016–2019 כלי תקשורת שונים הזכירו את ביידן כמועמד פוטנציאלי לנשיאות. ב-17 ביולי 2018 אמר ביידן לפורום שהתקיים בבוגוטה, בירת קולומביה, כי יחליט האם להצהיר רשמית על מועמדותו לנשיאות עד ינואר 2019. ב-4 בפברואר 2019, בטרם נמסרה הצהרה רשמית מטעמו של ביידן, כתב העיתונאי אדוארד-אייזיק דובר מהעיתון "The Atlantic" כי ביידן "קרוב מאוד להגיד כן", אך כמה ממקורביו חוששים שיימלך בדעתו ברגע האחרון כמו שעשה ב-2016. דובר דיווח כי ביידן היה מודאג מההשפעה שהתמודדות נוספת לנשיאות תסב למשפחתו ולמוניטין שלו. הוא היה מודאג גם מהצורך להיאבק על תרומות ומימון ומהשגות בנוגע לגילו המבוגר ועמדותיו הפוליטיות המרכזיות יחסית למועמדים אחרים, כדוגמת אליזבת וורן וברני סנדרס. לעומת זאת, איבתו לנשיא דונלד טראמפ, היעדר ניסיון של מתמודדים אחרים במדיניות חוץ, ורצונו לטפח "פרוגרסיביזם כבניית גשרים" במפלגה, נמנו כגורמים שעשויים להוביל לכניסתו לפריימריז הדמוקרטים. בחודש מרץ ציין ביידן כי הוא אכן עשוי להתמודד, ובסופו של דבר השיק את מסע הבחירות שלו באורח רשמי ב-25 באפריל 2019. במאי 2019 בחר ביידן בפילדלפיה שבפנסילבניה לארח את מטה הבחירות שלו.
בזמן שערך גיוס כספים ב-18 ביוני 2019, אמר ביידן שאחד מכוחותיו החזקים ביותר הוא "להפגיש אנשים" והצביע על מערכות היחסים שלו עם ג'יימס איסטלנד והרמן טלמיידג', סנאטורים ממיסיסיפי ומג'ורג'יה בהתאמה, שתמכו בהפרדה גזעית. הסנאטור קורי בוקר מניו ג'רזי וראש עיריית ניו יורק ביל דה בלאזיו היו אחדים מיני רבים שמתחו ביקורת על אמרותיו של ביידן. נושא זה עלה גם במהלך עימות הבחירות הראשון שנערך במפלגה הדמוקרטית. הסנאטורית קמלה האריס תקפה את ביידן על יחסיו בעבר עם סנאטורים שתמכו בסגרגציה ועל התנגדותו בשנות ה-70 למימון הסעות של תלמידים כחלק מהניסיון להיאבק בהפרדה הגזעית בבתי ספר. ביידן ספג ביקורת על הביצועים שהפגין בעימות הדמוקרטי ודירוגי התמיכה בו צנחו ב-10%. באופן מפתיע, הנשיא טראמפ צידד בביידן ואמר כי להאריס ניתן "יותר מדי קרדיט" על העימות שלה עם ביידן.
בספטמבר 2019 דווח כי הנשיא טראמפ לחץ על נשיא אוקראינה וולודימיר זלנסקי לחקור עוולות לכאורה שנעשו בידי ביידן ובנו האנטר, לפי דיווח של חושף שחיתות שהביא לחשיפת תמליל השיחה בין טראמפ לזלנסקי. חרף ההאשמות, החל מספטמבר 2019 לא הובאו עדויות על מעשי עוולה כלשהם של בני משפחת ביידן. לחץ זה לחקירת ביידן התפרש על ידי התקשורת כניסיון לפגוע בסיכויו של ביידן לזכות בנשיאות, והביא לשערורייה פוליטית ולפתיחת הליך ההדחה של דונלד טראמפ בבית הנבחרים של ארצות הברית.
במהלך רוב שנת 2019 נחשב ביידן למתמודד המוביל ב. עם התחלת הפריימריז של המפלגה הדמוקרטית נראה היה שהוא איבד את המומנטום שלו, כשנחל כישלונות באספות הבחירה באיווה וב, והגיע אל המקום החמישי אחרי ברני סנדרס, פיט בוטיג'ג', אליזבת וורן ואיימי קלובשר. ביידן הצליח להתאושש מעט באסיפות הבחירה בנוואדה בהן הגיע למקום שני אחרי סנדרס.
נקודת המפנה היו בבחירות המקדימות בדרום קרוליינה ב-29 בפברואר, הראשונות בהן היה אחוז גדול של מצביעים אפרו-אמריקנים. ביידן קיבל כמה ימים לפני ההצבעה את התמיכה של חבר הקונגרס ג'ים קלייבורן, ובבחירות המוקדמות זכה בניצחון מוחץ עם כמעט ממחצית הקולות.
ב"יום שלישי הגדול" שנערך ב-3 במרץ 2020, שבו התקיימו בחירות מקדימות ב-14 מדינות של ארצות הברית, הוא זכה ביתרון משמעותי בסך הכולל של הצירים בוועידה, ניצח ב-10 מהמדינות והפך שוב למועמד המוביל.