Trong kỳ bầu cử tổng thống năm 2004, McCain một lần nữa được nhắc đến thường xuyên với vị trí phó tổng thống, chỉ khác biệt lần này là chung liên danh với ứng cử viên tổng thống thuộc Đảng Dân chủ là John Kerry. Kerry và McCain đã thân cận nhau từ khi họ làm việc chung vào đầu thập niên 1990 trong Ủy ban Thượng viện đặc trách về tù binh/mất tích, và cặp ứng cử viên này được xem có sức thu hút to lớn đối với các cử tri độc lập. Tháng 6 năm 2004, có bài báo nói rằng Kerry đã mời không chính thức McCain vào liên danh tranh cử của mình nhiều lần, nhưng McCain đã từ chối với cả lý do là không thể được vì có thể làm suy yếu chức vị tổng thống hoặc rằng McCain không mấy để tâm đến chức vụ phó tổng thống. Văn phòng McCain chính thức phủ nhận chuyện được Kerry mời vào liên danh tranh cử. Tại Đại hội toàn quốc Đảng Cộng hòa năm 2004, McCain hăng hái ủng hộ Bush tái cử, khen ngợi Bush trong việc điều hành cuộc chiến chống khủng bố từ khi có các cuộc tấn công khủng bố ngày 11 tháng 9. Cùng lúc đó, McCain bênh vực Kerry bằng cách dán nhãn cho chiến dịch Cựu chiến binh kinh tốc đỉnh vì sự thật chống kỷ lục chiến tranh Việt Nam của Kerry là "không trung thực và nhục nhã" và ông hối thúc chiến dịch tranh cử của Bush lên án chuyện đó. Khoảng tháng 8 năm 2004, McCain có chỉ số triển vọng so với không triển vọng là 55 phần trăm và 19 phần trăm.