Lors des élections de 2008, Pearce brigue la succession du sénateur républicain Pete Domenici. Durant la primaire républicaine, il se pose en candidat conservateur face à la représentante modérée du Heather Wilson. Il domine longtemps les sondages mais l'écart avec Wilson se resserre lorsque celle-ci reçoit le soutien de Domenici. Il remporte de justesse la primaire avec 51 % des voix contre 49 % pour Wilson. Avant l'élection générale, le candidat démocrate Tom Udall dispose d'une large avance dans les sondages. Pearce est largement battu par Udall, ne rassemblant que 38,7 % des suffrages. Le même jour, le Nouveau-Mexique vote à 56,7 % pour Barack Obama et n'élit que des représentants démocrates.