מקיין סיים את לימודיו באקדמיה הימית של ארצות הברית ב-1958 ושירת בצי ארצות הברית, כבעל זיקה לצי מהיותו בן ונכד לאדמירלים. הוא שימש כטייס של מטוס תקיפה, ובמהלך מלחמת וייטנאם כמעט נהרג בעקבות תאונה בנושאת המטוסים פורסטל ב-1967. במהלך מבצע רעם מתגלגל, שבו הותקפה האנוי באוקטובר 1967, נפגע מטוסו, והוא נפצע קשה ונשבה בידי הצפון וייטנאמים. מקיין היה שבוי מלחמה עד 1973, ובשבי עונה וסירב לשחרורו המוקדם. הפצעים שספג במהלך המלחמה וכתוצאה מהעינויים, הותירו אותו בעל מגבלות פיזיות לכל חייו. הוא פרש מהצי כקפטן ב-1981 ועבר לאריזונה, שם פתח בקריירה פוליטית. ב-1982 נבחר לבית הנבחרים של ארצות הברית, ושירת בו במשך שתי תקופות כהונה. הוא נבחר לסנאט ב-1987, ונבחר מחדש בחמש מערכות הבחירות הבאות, שהאחרונה בהן נערכה ב-2016.