בהמשך הוא ניצח באילינוי, מיסיסיפי, מיזורי, ובאיידהו. הוא רשם ניצחון נוסף במישיגן, המחלקת 147 צירים ומתוכם גרף ביידן 72. כמו כן, הוא הפסיד בדקוטה הצפונית ובמדינת וושינגטון הגיע לשוויון עם סנדרס מבחינת מספר הצירים, אם כי הגיע למקום הראשון מבחינת אחוז קולות הבוחרים.
ב-8 באפריל 2020 הודיע יריבו הראשי בבחירות המקדימות, ברני סנדרס, על פרישתו מהמירוץ לנשיאות. כתוצאה מכך, נעשה ביידן המועמד המשוער של המפלגה הדמוקרטית לנשיאות. ב-10 באפריל התקיימו לראשונה בחירות מקדימות לאחר פרישתו של סנדרס, באלסקה, שם זכה ביידן ב-11 צירים וב-55% מקולות הבוחרים. ב-13 באפריל זכה ביידן לתמיכתו הרשמית של סנדרס.
ב-14 באפריל 2020 ביידן זכה לתמיכתו הרשמית של נשיא ארצות הברית לשעבר ברק אובמה, אשר תחתיו כיהן ביידן כסגן הנשיא. בסרטון בן 12 דקות שפרסם אובמה ברשת החברתית "טוויטר" הצהיר כי "זה הזמן להילחם על מה שאנחנו מאמינים בו". בכך הצטרף לשורה ארוכה של מאות אישים שהציגו את תמיכתם בביידן. הודעת התמיכה של אובמה הגיעה שבוע ימים לאחר שהנשיא דונלד טראמפ אמר באופן מזלזל כי תמוהה העובדה שאובמה טרם הודיע על תמיכתו בביידן, זאת על אף שאובמה הצהיר בעבר כי לא יתמוך באף מתמודד עד שלא תתברר זהות המועמד המשוער. יממה לאחר הודעת התמיכה של אובמה, זכה ביידן לתמיכתה של אחת מיריבותיו העיקריות בבחירות המקדימות, אליזבת וורן. תמיכתה של וורן, שבעת פרישתה מהבחירות המקדימות מוקמה במקום השלישי מבחינת קולות הבוחרים, הייתה חשובה למסע הבחירות של ביידן. עם הודעת התמיכה שלה, כל המתמודדים לשעבר בבחירות המקדימות התייצבו מאחורי ביידן. ב-17 באפריל יצאו הדמוקרטים במדינת ויומינג להצביע בדואר בבחירות המקדימות, וביידן זכה ב-72% מקולות הבוחרים.
ב-22 באפריל זכה ביידן לתמיכתו של סגן נשיא ארצות הברית לשעבר אל גור. באותו השבוע הוסיף ביידן לקבל תמיכה רשמית משתי דמויות מובילות אחרות במפלגה הדמוקרטית — יושבת ראש בית הנבחרים ננסי פלוסי, ומזכירת המדינה והמועמדת הדמוקרטית לנשיאות ב-2016 הילרי קלינטון. ב-28 באפריל נערך הפריימריז במדינת אוהיו, שם זכה ביידן בכ-73% מקולות הבוחרים.
ב-6 ביוני חצה ביידן את רף 1,991 הצירים שנדרשו על מנת שיבטיח את המועמדות הדמוקרטית לנשיאות. זאת לאחר שזכה בכל הבחירות המקדימות שהתקיימו ב-2 ביוני, בהן חולקו 479 צירים ממחוז קולומביה, מונטנה, אינדיאנה, מרילנד, ניו מקסיקו, פנסילבניה, רוד איילנד ודקוטה הדרומית.
קמפיין הבחירות.
ב-11 באוגוסט הכריז ביידן שהוא בחר בקמלה האריס להיות המועמדת לתפקיד סגנית הנשיא. השניים זכו במועמדות באופן רשמי מטעם המפלגה הדמוקרטית ב-18 באוגוסט 2020 במהלך הוועדה הדמוקרטית הלאומית. התוכנית המקורית של המפלגה הייתה לערוך את הוועדה במילווקי, אך עקב מגפת הקורונה חלקה הארי התקיים באופן וירטואלי. ביידן והאריס נאמו מוילמינגטון, עיר המגורים של ביידן בדלאוור.
העימות הנשיאותי הראשון בין טראמפ לביידן נערך בקליבלנד ב-29 בספטמבר, בהנחיית כריס וולאס. ערב העימות סקרי בחירות ניבאו יתרון משמעותי לביידן. מגפת הקורונה והשפעתה על הכלכלה הייתה נושא מרכזי בעימות. ביידן הציג את תגובת הממשל למגפה ככישלון וטען שטראמפ הוא "הנשיא הגרוע ביותר שהיה באמריקה מעולם". על רקע תגובת הממשל למהומות שפרצו אחרי רצח ג'ורג' פלויד, האשים ביידן את טראמפ גם בגזענות, פילוג וליבוי עימותים על רקע גזע. נושא נוסף היה עתיד בית המשפט העליון, בעקבות מותה של רות ביידר גינסבורג כשבועיים לפני העימות וההכרזה של טראמפ על מועמדותה של איימי קוני בארט. ביידן ניסה גם למקד את הדיון במסמכים שחשף הניו יורק טיימס, לפיהם טראמפ לא שילם מיסי הכנסה ב-10 מתוך 15 השנים שנבדקו, ושילם 750 דולר בלבד בשנים 2016 ו-2017. טראמפ, מנגד, ניסה למקד את תשומת הלב בטענות שהעסקים של בנו של ביידן, האנטר ביידן, באוקראינה נגועים בשחיתות ושקיימת סכנה להונאת בחירות. העימות התאפיין בחוסר סדר וחילופי האשמות, כאשר טראמפ הפריע באופן תדיר לדברים של ביידן ושל וולאס. בשלב מסוים בעימות השיב לו ביידן, "אולי תשתוק כבר, בן אדם".
ב-6 באוקטובר נשא ביידן נאום בגטיסברג שבדרום פנסילבניה, נקודת הציון לקרב גטיסברג והמקום בו נשא לינקולן את נאום גטיסברג. ביידן ביקש לצייר את המצב הקיים כמצב של קיטוב חברתי ופוליטי ולשדר מסר מאחד שיבדיל אותו מטראמפ, אם כי טראמפ לא הוזכר בנאום. הוא אמר, "כשאני מסתכל על אמריקה היום, אני מודאג. המדינה נמצאת במקום מסוכן. האמון שלנו זה בזה הולך ופוחת. התקווה חומקת. יותר מידי אמריקנים רואים את החיים הציבוריים, לא כמרחב שבו אנו מגשרים על ההבדלים בינינו, אלא כהזדמנות למלחמה טוטאלית ובלתי מתפשרת בין הפלגים. במקום להתייחס למפלגה האחרת כאופוזיציה, אנו מתייחסים אליה כאויב. לזה חייבים לשים סוף".
לקמפיין של ביידן היה יתרון משמעותי בגיוס כספים. בשבועיים הראשונים של חודש אוקטובר גייס ביידן כ-130 מיליון דולר, לעומת 44 מיליון דולר שגויסו על ידי טראמפ. באותה תקופה הקמפיין של ביידן היו הוצאות של 127 מיליון דולר על פרסום, בעוד הקמפיין של טראמפ הוציא 45 מיליון דולר. היתרון נשמר גם בשבועיים האחרונים לקמפיין, כשלרשות ביידן עמדו 162 מיליון דולר ולרשות טראמפ 44 מיליון דולר.
עימות נשיאותי נוסף היה אמור להתקיים ב-15 באוקטובר, אך הוא בוטל עקב התפרצות מגפת הקורונה בבית הלבן וסירובו של טראמפ, שחלה גם כן ואושפז, לערוך את עימות באופן וירטואלי. בעקבות הביטול קבע ביידן מפגש בוחרים ששודר ברשת ABC ב-15 באוקטובר. טראמפ, בתגובה, קבע גם כן מפגש בוחרים ששודר ברשתות NBC, CNBC, ו-MSNBC. על אף שהמפגש של טראמפ שודר ביותר רשתות, על פי מדד נילסן, באירוע של ביידן צפו 700,000 יותר אנשים מאשר בזה של טראמפ.
ב-22 בספטמבר התקיים בנאשוויל העימות הנשיאותי השני והאחרון לפני הבחירות. קריסטן ולקר הנחתה את העימות. כדי למנוע אי סדר בדומה לעימות הראשון, המיקרופונים של המתמודדים הושתקו בזמנים שונים לאורך העימות. ביידן ביקר את טראמפ על ניהול משבר הקורונה והמשבר הכלכלי. טראמפ מצדו האשים את ההנהגה במדינות דמוקרטיות, וביידן השיב במסר של אחדות, "אני לא רואה את הדברים כפי שהוא רואה אותם - מדינות כחולות ומדינות אדומות - בשבילי הן כולן ארצות הברית". בנושא הבריאות פירט ביידן גם לגבי תוכניתו ליצירת ביטוח בריאות לאומי. על מנת להפריד בין תוכנית זו לבין חוק הגנת החולה וטיפול בר השגה (האובמה-קר), כינה ביידן את תוכניתו "ביידן-קר". הוא ביקר גם את מדיניות ההגירה של הנשיא, תוך הדגשת הדיווחים על כך שהממשל מפריד בין ילדים של מהגרים לא חוקיים להוריהם, ואמר שטראמפ הוא "אחד הנשיאים הגזעניים ביותר שהיו לנו בהיסטוריה". בנוסף הוא הצהיר על כוונתו להעלות את שכר המינימום במדינה, בעוד שטראמפ הצהיר כי זהו נושא שצריך להישאר בשליטת המדינות. טראמפ מצדו המשיך לתקוף את ביידן ומשפחתו על שחיתות לכאורה בעסקיהם עם גורמים באוקראינה. הוא הדגיש את נושא אכיפת החוק והכריז שהוא עשה יותר מכל נשיא אחר מאז אברהם לינקולן למען אפרו-אמריקאים, תקף את ביידן על כך שקידם בעבר חוקי אכיפה נוקשים שפגעו באופן לא פרופורציונלי באוכלוסייה השחורה וכינה את עצמו "האדם הכי פחות גזעני בחדר".
הקמפיין של ביידן התמקד במדינות מתנדנדות, שבהם הפסידה הילרי קלינטון בבחירות ב-2016: פנסילבניה, מישיגן, ויסקונסין, אוהיו ופלורידה. עם זאת, בשבוע האחרון לפני הבחירות ערך ביידן אירועי בחירות במדינות שבהן סקרים הראו פוטנציאל לניצחון על אף שהן נחשבו ל"אדומות" ושטראמפ ניצח בהן בקלות ב-2016, ג'ורג'יה ואיווה (לבסוף ניצח ביידן בג'ורג'יה אך הפסיד כצפוי באיווה). האריס ערכה אירועי בחירות בטקסס ואריזונה (באריזונה ניצחו ביידן והאריס את טראמפ אך גם בטקסס כצפוי הפסיד ברוב מכריע לטראמפ).
תוצאות הבחירות.
ביידן נבחר לנשיא ה-46 של ארצות הברית בנובמבר 2020 כשהוא מנצח את הנשיא המכהן דונלד טראמפ. ביידן זכה ב-306 אלקטורים לעומת 232 שקיבל טראמפ. מבין כלל המצביעים, 51.4% (81,283,495) הצביעו לביידן לעומת 46.9% (74,223,755) שהצביעו לטראמפ.
טראמפ סירב להודות בתבוסתו ולקבל את ניצחונו של ביידן ואף הכריז כי הוא המנצח בבחירות, והגיש מספר תביעות נגד האופן בו התנהלו הבחירות במספר מדינות - באריזונה, ג'ורג'יה, מישיגן, נבדה, פנסילבניה, ויסקונסין וטקסס. כמעט כל התביעות נידחו על ידי בתי המשפט או הוסרו על ידי התובעים.
ב-14 בדצמבר בחר חבר האלקטורים בביידן לנשיא ארצות הברית. אולם גם לאחר מכן המשיך טראמפ לטעון בטוויטר שהבחירות זויפו, וקרא לבוחרים הרפובליקנים להפעיל לחץ על נציגיהם בבתי הנבחרים, לפעול לשינוי תוצאת הבחירות. ב-6 וב-7 בינואר 2021 ניהל הקונגרס את ספירת קולות חבר האלקטורים, שהופרעה אך לא סוכלה על ידי הסתערות תומכיו של טראמפ על הקפיטול.
טקס השבעתו של ביידן התקיים ב-20 בינואר 2021. על האירוע הוטלו הגבלות חריפות בשל מגפת הקורונה בארצות הברית. ביום השבעתו היה ביידן בן 78 וחודשיים, הנשיא המבוגר ביותר בעת השבעתו (בשיא הקודם החזיק טראמפ, שהיה בן 70 בעת השבעתו) והנשיא המכהן המבוגר ביותר (בשיא הקודם החזיק רונלד רייגן, שהיה בן 77 כשסיים את כהונתו). הוא גם הנשיא הראשון שמדינת הבית שלו היא דלאוור. בנוסף, הוא הנשיא הקתולי השני בהיסטוריה אחרי ג'ון פיצג'רלד קנדי; והנשיא השני, אחרי ריצ'רד ניקסון, שנבחר לנשיאות לאחר שתמה כבר כהונתו כסגן הנשיא.
נשיא ארצות הברית.
ביידן נכנס לתפקיד במהלך מגפת הקורונה שהכתה בארצות הברית.