לא לקח זמן רב עד שאובמה וביידן מסרו מסרים שונים בעקבות פליטות הפה של ביידן. בסוף אפריל 2009 סטה ביידן מהמסר הרשמי של הממשל כשאמר שהוא נוטה להמליץ לבני משפחתו להמעיט בנסיעות במטוסים וברכבות תחתיות בעקבות התפרצות מגפת השפעת. המסר של ביידן נסתר במהרה בתגובה של הבית הלבן. התקרית הדגישה את המוניטין של ביידן כבעל נטייה לפליטות פה, וגרמה לו להיות מושא למערכוני סאטירה בתוכניות הלילה המאוחרות, שהציגו אותו כמוקיון בעל לשון משוחררת. על רקע עלייה מתמשכת בשיעור האבטלה בסביבות יולי 2009, הודה ביידן כי הממשל "פירש בצורה לא נכונה את המצב הכלכלי", אך באותה נשימה חיזק את ממשל אובמה וטען שחבילת התמריצים תיצור מספר גדול יותר של מקומות עבודה. באותו חודש, מזכירת המדינה הילרי קלינטון מיהרה להתנער מדבריו של ביידן שהביעו זלזול במעמדה של רוסיה כמעצמה. למרות תקריות אלה, האמון שאובמה נתן בביידן לא נפגע וההשפעה של ביידן בממשל התרחבה. ב-23 במרץ 2010, בטקס החתימה הרשמי על חוק הגנת החולה וטיפול בר השגה קלטו המיקרופונים של העיתונאים שנכחו שבטקס את ביידן לוחש באוזנו של אובמה "זה ביג פאקינג דיל". דובר הבית הלבן, רוברט גיבס, התייחס לפליטת הפה של ביידן ברשת החברתית "טוויטר" כשצייץ "וכן אדוני סגן הנשיא, אתה צודק". עמיתו לשעבר של ביידן בסנאט, הסנאטור לינדזי גרהאם מקרוליינה הדרומית, אמר: "לולא פליטות הפה, לא היה ג'ו. זה מישהו שאי אפשר שלא לחבב". חרף המזג והאופי השונה שלהם, פיתחו אובמה וביידן במהלך כהונתם את הידידות ביניהם, בין השאר הודות לקשר בין סשה אובמה (בתו של אובמה) ומייסי ביידן (נכדתו של ביידן), שלמדו יחד בדלאוור.
ביידן נהג לאמץ גישה ביקורתית ולהטיל ספק בהנחות המוצא של הצעות מדיניות, מנהג שסייע לתהליכי קבלת ההחלטות בממשל. אובמה אמר כי "הדבר הטוב ביותר אצל ג'ו הוא שכאשר אנו מתכנסים כולם ביחד, הוא באמת מאלץ אנשים לחשוב ולהגן על עמדותיהם, להסתכל על דברים מכל נקודת מבט אפשרית, וזה בעל ערך רב עבורי". יועץ בכיר אחר של אובמה העיד גם הוא על ביידן ואמר שהוא "מוכן תמיד להיות 'הבואש בטוזיג המשפחתי' כדי לוודא שאנחנו כנים מבחינה אינטלקטואלית ככל האפשר". בדיונים במועצה לביטחון לאומי לקראת מבצע חנית נפטון (במסגרתו חוסל אוסמה בין לאדן) ביידן יעץ לנקוט זהירות ולחכות לוידוא לנוכחותו של בן לאדן במתחם החשוד. אולם הוא דיווח כי הוא יעץ לנשיא אובמה לסמוך על תחושותיו ולאשר את המבצע.
ביידן היה פעיל מאוד בקמפיין הדמוקרטי לקראת בחירות אמצע הכהונה שנערכו ב-2010, ושמר על אופטימיות לנגד תחזיות של הפסד צורב למפלגה הרפובליקנית. בעקבות ההישגים של הרפובליקניים בבחירות ועזיבתו של ראש סגל הבית הלבן, רם עמנואל, נהפכו יחסי העבר של ביידן עם הרפובליקנים בקונגרס לחשובים הרבה יותר מבעבר. ביידן הוביל את המאמץ הממשלתי המוצלח לזכייה בהסכמת הסנאט להסכם סטארט החדש. ביידן תמך במציאת שביל ביניים בין הרפובליקנים לדמוקרטים בנוגע למדיניות המס. עמדה זו, אותה הביע בבית הלבן, ולאחר מכן במשא ומתן הישיר שניהל עם מנהיג המיעוט הרפובליקני בסנאט מיץ' מקונל, סייעו ביצירת חבילת מס מפושרת, שהרחיבה באופן זמני את קיצוצי המס שהנהיג ממשל ג'ורג' ווקר בוש.
הבחירות לנשיאות ארצות הברית 2012.
באוקטובר 2010, הצהיר ביידן כי אובמה ביקש ממנו להישאר עמיתו למירוץ לקראת הבחירות לנשיאות ארצות הברית 2012. עם זאת, בעקבות ירידה בפופולריות של אובמה, ערך ראש סגל הבית הלבן ויליאם דיילי בשלהי 2011 סקר סודי וקבוצות מיקוד בנוגע לרעיון שמזכירת המדינה הילרי קלינטון תחליף את ביידן בתפקידו. הרעיון נזנח כיוון שהתוצאות לא הראו שיפור משמעותי לטובת אובמה, ופקידים בבית הלבן אמרו מאוחר יותר שאובמה מעולם לא חיבב את האפשרות.
במאי 2012 ביידן הצהיר, ללא תיאום עם הבית הלבן, כי הוא תומך בנישואים חד-מיניים. ההצהרה על עמדתו של ביידן זכתה לתשומת לב ציבורית ניכרת בהשוואה לעמדה של הנשיא אובמה, שתוארה כ"מתפתחת". ההצהרה עוררה את חמת אובמה ואנשיו, מאחר שאובמה תכנן לשנות את עמדתו בנושא חודשים אחדים לאחר מכן בכינוס הוועדה הדמוקרטית הלאומית, וכיוון שביידן ייעץ בעבר לנשיא להימנע מלהביע את דעתו בנושא פן ייפגעו הבוחרים הקתולים. ממשל אובמה ניסה בתחילה להמעיט בחשיבות ההצהרה של ביידן, אך תומכי זכויות להט"ב חגגו את ההצהרה ובתוך ימים נאלץ אובמה להודיע שגם הוא תומך בנישואים חד-מיניים. ביידן התנצל בפני אובמה באופן פרטי על שהצהיר על עמדתו בנושא ללא תיאום עמו, בעוד אובמה אישר בפומבי שתמיכתו בנישואים חד-מיניים מגיעה מלבו.
ב-6 בספטמבר 2012 הפך ביידן למועמד הרשמי לתפקיד סגן נשיא ארצות הברית מטעם המפלגה הדמוקרטית בהצבעה קולית שנערכה בכינוס הוועדה הדמוקרטית הלאומית אשר התקיימה בשארלוט שבקרוליינה הצפונית.
ב-11 באוקטובר 2012 נערך העימות היחיד בין המועמדים לתפקיד סגן הנשיא, ביידן וחבר הקונגרס פול ריאן, בדנוויל שבקנטקי. העימות נערך בהנחיית מרתה רדץ ועסק הן במדיניות פנים והן במדיניות חוץ. בעקבות תבוסתו של אובמה בעימות הקודם והירידה בפופולריות של אובמה בסקרים בעקבות כן, קיוו במטה המפלגה הדמוקרטית שביידן יצליח לגבור על פול ראיין ובכך יקטין את המומנטום שהשיג רומני. הדיון כלל שאלות הנוגעות להתקפה על הקונסוליה האמריקנית בלוב, איראן, מלחמת האזרחים בסוריה, ואפגניסטן. חלק של הדיון שעסק במדיניות פנים כללו שאלות הנוגעות לבריאות, הפלות, החוב הלאומי, הביטוח הלאומי, הביטוח הרפואי והמסים. ביידן נראה הרבה יותר נינוח בעימות מאשר ראיין, והיה התקפי בהרבה. אחת מההתבטאויות של ביידן הייתה "זה שטויות" ("This is a bunch of malarkey") כדי לסתור את דבריו של ראיין. בסופו של דבר לא היה מנצח ברור בעימות. רוב הסקרים שנערכו לאחר מכן בתקשורת האמריקנית הראו כי ביידן הצליח להאט את המומנטום שצבר הקמפיין של רומני בעימות הבחירות הקודם.
ב-6 בנובמבר 2012 נבחרו הנשיא אובמה וסגנו ביידן לתקופת כהונה שנייה. אובמה וביידן זכו ל-332 קולות מחבר האלקטורים והם זכו ב-51% מקולות הבוחרים בעוד רומני וראיין זכו ב-47%.
כהונה שנייה (2013–2017).
ב-20 בינואר 2013, ארבע שנים בדיוק לאחר השבעתם הראשונה, הושבעו אובמה וביידן לתפקידיהם כנשיא וכסגן הנשיא בהתאמה. ביידן הושבע בטקס צנוע במעונו הרשמי על ידי שופטת בית המשפט העליון של ארצות הברית סוניה סוטומיור (טקס ההשבעה הציבורי נערך ב-21 בינואר).
ביידן עמד בראש צוות שניסה לגבש רפורמה בנוגע לפיקוח ובקרה על נשק בעקבות הטבח בבית הספר היסודי סנדי הוק, אך החקיקה שלמענה פעל לא אושרה בסנאט. הצוות בהנהגתו של ביידן דרש לחזק את בדיקות הרקע הנפשיות שנעשות לרוכשי הנשק ולהגביר את הענישה של מי שייתפס מחזיק נשק ליד בתי ספר ומי שימסור כלי-נשק לקטינים.
בדצמבר 2012 גיבש ביידן פשרה בסנאט בעניין הצוק הפיסקלי, שאושרה אחרי חצות ברוב מוחלט. ביידן לא מילא תפקיד משמעותי בדיונים באוקטובר 2013 על אודות חוק ההקצבות המתמשכות ל-2014, אשר פתר את השבתת הממשל בארצות הברית ואת משבר תקרת החוב של ארצות הברית ב-2013. מנהיג הרוב בסנאט, הסנאטור הארי ריד מנבדה, ומנהיגים דמוקרטיים אחרים מידרו את סגן הנשיא משיחות ישירות עם הקונגרס, כיוון שחשבו שביידן הסכים ליותר מידי ויתורים במשא ומתן הקודם.
"חוק האלימות נגד נשים" של ביידן אושר מחדש ב-2013. האישור מחדש הוביל להתפתחויות נוספות הקשורות ביצירת מועצת הבית הלבן לנשים ונערות, אשר נוסדה בכהונתו הראשונה, וכוח המשימה של הבית הלבן להגנה על תלמידים מתקיפה מינית, שהחל את פעילותו בינואר 2014. ביידן עמד בראש הצוות לצד ואלרי ג'רט . לביידן עמדה איתנה בכל הנוגע לתקיפות מיניות. לדוגמה, ביידן הצהיר בפני קורבן לתקיפה מינית באוניברסיטת סטנפורד: "עשית את זה [...] בתקווה שהכוח שלך ימנע פשע כזה כלפי מישהו אחר. האומץ שלך עוצר נשימה".
ב-2 באוקטובר 2014 אמר ביידן בבית הספר ג'ון פיצג'רלד קנדי לממשל באוניברסיטת הרווארד, כי פעולות שנקטו טורקיה, איחוד האמירויות הערביות ובעלות-ברית מזרח תיכוניות אחרות במטרה לסייע לקבוצות האופוזיציה הנלחמות נגד משטרו של נשיא סוריה בשאר אל-אסד מחזקות באופן לא מכוון את ארגון הטרור המדינה האסלאמית. ב-6 באוקטובר התנצל ביידן בפני נסיך הכתר באבו דאבי מוחמד בן זאיד אאל נהיאן ובפני נשיא טורקיה רג'פ טאיפ ארדואן על הערות אלו.
במהלך שנת 2015, סדרה של אירועים ותקריות בהם ביידן הניח את ידיו על נשים ונערות ושוחח איתן מקרוב משכה את תשומת ליבה של העיתונות ושל המדיה החברתית בארצות הברית. ב-18 בפברואר 2015, בעת השבעתו של אשטון קרטר למזכיר ההגנה של ארצות הברית, הניח ביידן את ידיו על כתפי הרעיה של קרטר, סטפני, חרף אי-הנוחות הרבה ששידרה. במקרה אחר, אחרי שניסה ביידן לנשק את בתו הצעירה של הסנאטור כריס קונס מדלאוור, אמר קונס: "לא, היא [הבת שלו] לא חושבת שסגן הנשיא הוא סוטה".
ב-17 בינואר 2015 שמעו סוכני השירות החשאי של ארצות הברית יריות מסוג בלתי ידוע של נשק בקרבת ביתו של ביידן שבדלאוור, אם כי ביידן ורעייתו ג'יל שהו במגוריהם שבוושינגטון.