הצמד ג'קסון - ואן ביורן זכו בבחירות של שנת 1832 וואן ביורן מונה לסגן הנשיא בחודש מרץ 1833. במהלך כהונתו כסגן נשיא המשיך ואן ביורן להיות אחד מיועציו ואנשי אמונו של ג'קסון, וליווה אותו במסעו במדינות צפון-מזרח ארצות הברית בשנת 1833. ואן ביורן תמך בג'קסון במהלך ה-"Nullification Crisis" והמחלוקת שנסבה סביב בנק ארצות הברית. ואן ביורן עצמו זכה לאיומים באלימות, כולל איומים שהגיעו מהסנאטור ג'ורג' פוינדקסאר ממיסיסיפי, דבר שאילץ את ואן ביורן לשאת אקדח לשם הגנה עצמית. ואן ביורן עצמו הפגין נכונות ויכולת לעבוד בשיתוף פעולה אף עם מתנגדיו, דבר שעזר להעביר את חוק המיסוי בשנת 1833 ועל ידי כך עזר לסיים את ה-"Nullification Crisis".
במהלך הדיון המתמשך סביב נושא הבנק, הציג הסנאטור קליי בנאומו את הטענה שהמהלך של ג'קסון יגרום לנזק תוך כדי שהוא מכוון את הערותיו לכיוונו של ואן ביורן ולוחץ עליו שישנה את דעתו. לאחר הנאום של קליי כולם ציפו לראות מה תהיה תגובתו של ואן ביורן. תוך כדי ניסיון להימנע מתגובה ישירה ואן ביורן ירד מן הדוכן ושאל את קליי אם הוא יכול מן הטבק שלו, קליי נתפס לא מוכן וואן ביורן הספיק לקחת חלק מן הטבק של קליי, לאחר מכן הוא קד לעברו קידה ועזב את החדר תוך כדי שהוא מצליח לצמצם את השפעת האפקט של נאומו של קליי.
הבחירות לנשיאות.
לאחר הניצחון בבחירות בשנת 1832 ולאור הידיעה על כך שלא ירוץ פעם נוספת בבחירות של 1836, ג'קסון עשה מאמצים על מנת למנות את ואן ביורן ליורשו על מנת שימשיך במדיניות שהחלו. ואן ביורן נבחר פה אחד כמועמד לנשיאות בכינוס המפלגה הדמוקרטית שנערך בשנת 1835 בבולטימור מרילנד. בנושא העבדות, על מנת לזכות בתמיכתן של מדינות הדרום, הודיע ואן ביורן כי הוא מתנגד לתנועה לביטול העבדות במדינות שבהן היא קיימת. על מנת להדגים את תמיכתו בנושא העבדות, ואן ביורן עצמו היה קול מכריע בהצבעה הקשורה לחוקי העבדות שנערכה בסנאט. מתחריו של מרטין ואן ביורן בבחירות היו מן המפלגה הוויגית, אשר הריצה כמה מועמדים אזוריים מתוך מטרה שכל אחד מהם לחוד יצליח יותר באזורו ושלאחר האיחוד ביניהם יהיה להם יותר קולות ומכאן יותר סיכוי לנצח. ויליאם הנרי הריסון קיווה לזכות בתמיכת המדינות המערביות, דניאל ובסטר בתמיכת מדינות ניו-אינגלנד, יו לאוסון וויט ווילי פרסון מגנום קיוו לתמיכת מדינות הדרום. ואן ביורן עצמו זכה בבחירות בקלות תוך כדי שהוא מקבל 170 אלקטורים, לעומת 73 להריסון, 26 לוויט, 14 לובסטר ו-11 למגנום.
הבלשן האמריקאי אלן ווקר-ריד פרסם מחקר בו הוא מצביע על השימוש הנרחב שנעשה במערכת הבחירות בביטוי או-קיי (O.K. okay -- Old Kinderhook) עבור מרטין ואן ביורן.
כהונתו כנשיא.
מדיניות.
מרטין ואן ביורן הצהיר על כוונותיו להמשיך ללכת בדרכו של קודמו, אנדרו ג'קסון, ופרט לשינוי אחד הקבינט נשאר זהה לקבינט שהיה בג'קסון. לוואן ביורן היו כמה כלים להתמודדות עם המשבר הכלכלי של 1837. המשבר הכלכלי גרר אחריו שפל כלכלי של חמש שנים. הבנקים כשלו והאבטלה הרקיעה שחקים. מספר כלכלנים מודרניים טוענים שהסיבה למשבר הכלכלי נבעה ממדיניות הבנקים שהושפעה מממשל ג'קסון. ואן ביורן דגל בסחר חופשי ובתעריפים נמוכים על מנת לתמוך בדרום מטעם המפלגה הדמוקרטית, כמו כן הוא הצליח בהקמת מערכת של איגרות חוב על מנת להקטין את החוב הלאומי. מפלגתו הייתה מפולגת כך שהצעת החוק שלו ל"אוצר הלאומי" ("Independent Treasury") שהוצעה בשנת 1837 לא עברה עד לשנת 1840.
בצעד מפתיע ונועז, הלך ואן ביורן בניגוד למדיניות של קודמו וזאת במטרה להשיג שלום בבית ובחוץ. במקום ליישב סכסוך כספי בין אזרחי ארצות הברית לממשלה המקסיקנית באמצעות הפעלת כוח, ניסה ואן ביורן לחפש פתרון דיפלומטי. באוגוסט 1837 דחה ואן ביורן את בקשת טקסס להצטרף כמדינה בארצות הברית. מהלך זה זכה לכעס רב בעיקר מצדם של מנהיגים תומכי עבדות שראו בכך טענו שהמניע שעומד מאחורי המהלך הוא אי-רצון שילובה של טקסס בשל פשרת מיזורי.
במקרה של הספינה לה אמיסטאד צידד ואן ביורן בממשלה הספרדית שרצתה לתבוע את העבדים בפעולת שוד ימי. ואן ביורן פיקח על התנועה של שבטי האינדיאנים ביניהם שבט צ'רוקי מן המדינות ג'ורג'יה, טנסי, אלבמה וקרוליינה הדרומית אל טריטוריית אוקלוהמה ובעצם כך ביצוע ההוראות שעברו תחת שלטונו של ג'קסון. כמו כן על מנת לאבטח את פלורידה, המשיך ואן ביורן במלחמת פלורידה, מלחמה אשר החלה בעת שלטונו של ג'קסון ולא הגיע לסיומה עד לשנת 1842 לאחר שוואן ביורן כבר סיים את כהונתו כנשיא.
בשנת 1839 נפגש ג'וזף סמית' הבן, המייסד של תנועת הקדושים המאוחרים ("Letter Day Saint") עם ואן ביורן תוך כדי שהוא מבקש שארצות הברית תעזור לכ-20,000 מתיישבים מורמונים מאינדפנדנס, מיזורי שנאלצו לעזוב כתוצאה ממלחמת המורמונים בשנת 1838. מושל מדינת מיזורי, לילבורן בוגס, הוציא צו מינהלי הקורא לכוחות להשתמש בכוח נגד המורמונים וזאת במטרה להדבירם או לגרשם מן המדינה. בשנת 1839 לאחר המעבר לאילינוי, סמית' ומפלגתו פנו לקונגרס ולוואן ביורן עצמו שיתערבו ויעזרו למורמונים. על פי אחת הגרסאות תגובתו של ואן ביורן לסמית' הייתה "הסיבה לפנייתך מוצדקת, אבל איני יכול לעשות דבר מכיוון שאם אעמוד לצידך, אפסיד את הקול של מדינת מיזורי".
עבדות.
על אף שהצביע נגד ההודאה של מיזורי כמדינת עבדות, ועל אף שהיה המועמד לנשיאות מטעם מפלגת "Free Soil Party", אשר הייתה מפלגה המתנגדת לעבדות, בשנת 1848 לא הייתה עמימות לגבי דעתו בנושא ביטול העבדות בעת תקופת כהונתו. ואן ביורן החשיב את העבדות כלא מוסרית אבל קבילה בשל אישורה על ידי החוקה. כאשר נושא העבדות עלה כבעיה בוושינגטון די. סי. בפרט ובארצות הברית בכלל, הוא התנגד לביטולה, דבר שנאמר בעת נאום ההשבעה שלו בשנת 1837: "אני מאמין בחובה חגיגית מלאה לגלות מה רגשותיי בקשר לזה (עבדות), ועכשיו, כאשר כל מניע למצג שווא, הלך לעולמו אני מקווה שהם ישקלו בגילוי לב ויבינו". בוושינגטון די. סי. בוטלה העבדות לבסוף רק ב-18 באפריל 1862.
מינוי שופטים.
ואן ביורן מינה שני שופטים לבית המשפט העליון של ארצות הברית.
בנוסף לכך מינה ואן ביורן שמונה שופטים פדרליים לבתי המשפט האזורים בארצות הברית ("United states district courts").
ישנם מספר מקורות הטוענים שוואן ביורן הוא שמינה את השופט ג'ון קרטון לבית המשפט העליון. בפועל קרטון מונה על ידי ג'קסון ביומו האחרון בתפקיד, והתחיל לפעול רק לאחר כמה ימים שוואן ביורן כבר היה הנשיא.
הבחירות לנשיאות 1840.
ואן ביורן לקח על עצמו את האחריות למצב הקשה ששורר במדינה. ואן ביורן עצמו העדיף להישאר בתדמית אלגנטית דבר שהיווה מקור למתקפות עליו מידי המפלגה הוויגית. הבחירות האזוריות ("State elections") בשנים 1837 ו-1838 היו הרסניות למפלגה הדמוקרטית וההתאוששות הכלכלית החלקית של שנת 1838 קוזז על ידי משבר כלכלי (מסחרי) משני שפרץ באותה שנה. על אף כך ואן ביורן שלט בחוזקה במפלגתו ונבחר פה אחד כמועמד הדמוקרטים בשנת 1840. המרד נגד השלטון הדמוקרטי הוביל לניצחונו של מועמד המפלגה הוויגית ויליאם הנרי הריסון. לאחר הבחירות ציין ואן ביורן את הקלתו בעזיבת המשרד: "כנשיא, שני הימים המאושרים בחיי היו יום כניסתי למשרד ויום יציאתי מהמשרד".("As to the presidency, the two happiest days of my life were those of my entrance upon the office and my surrender of it").
לאחר הנשיאות.
בסיום כהונתו, חזר ואן ביורן לאחוזתו בקינדרהוק, שם הוא תכנן את חזרתו לבית הלבן. הוא היה בין המועמדים במובילים לתפקיד מטעם המפלגה הדמוקרטית בשנת 1844, אולם מכתב ששלח באפריל של אותה שנה לוויליאם ה. האמט נהפך לפומבי וגרם לו נזק. במכתב ואן ביורן התנגד לסיפוח המיידי של טקסס, אבל הסכים לסיפוח ברגע שהסכסוך בין מקסיקו לטקסס ייפתר. ההתנגדות לסיפוח מיידי גרם לוואן ביורן נזק בתמיכה של תומכי עבדות מנציגי הדמוקרטים. בוועידה הדמוקרטית היה לו רוב של הנציגים, אולם ללא נציגי מדינות הדרום הוא לא הצליח להגיע לתמיכה של שני שלישים מהנציגים, אחוז התמיכה הדרוש על מנת להיות מועמד המפלגה. בסוף הכינוס נבחר ג'יימס פולק כמועמד המפלגה בבחירות.
בשנת 1848 ואן ביורן היה המועמד לנשיאות מטעם שתי מפלגות זוטרות, ה-"Barnburner" סיעה של המפלגה הדמוקרטית בניו יורק ומפלגת "Free Soil Party". שתי המפלגות הללו התנגדו למועמד המפלגה הדמוקרטית לואיס קאס שנדמה היה שהוא ידידותי לעבדות. בנוסף לכך אחת מן הסיבות לדחיית מועמדותו של ואן ביורן בשנת 1844 הייתה הבחישה מאחורי הקלעים של קאס ואנשים. בשונה ממרבית נציגי הדמוקרטים שהתנגדו לעבדות בשנות ה-40 וה-50 של המאה ה-19 שיותר מאוחר הצטרפו למפלגה הרפובליקנית, ואן ביורן ומרבית תומכיו נשארו במפלגה הדמוקרטית. ואן ביורן תמך בפרנקלין פירס בבחירות לנשיאות ב-1852 ובג'יימס ביוקנן בבחירות ב-1856, על אף שמאוחר יותר הוא התנגד למאמציו של ממשל ביוקנן להכיל את מדינות הדרום כאשר הם איימן בפרישה.