In april 2019 kondigde Biden zijn kandidatuur aan voor de presidentsverkiezingen van 2020. Nadat hij in juni 2020 voldoende gedelegeerden achter zich kreeg om de Democratische nominatie binnen te te halen, kondigde hij in augustus 2020 aan dat hij Kamala Harris uit Californië had gekozen als "running mate". Hij won vervolgens de verkiezingen op 3 november 2020 van de zittende Republikeinse president Donald Trump, die zelf weigerde Bidens overwinning te erkennen. Op 23 november heeft de General Services Administration (GSA) aan Biden de faciliteiten toegekend die toekomen aan een president-elect. In een op 6 januari aangevangen zitting die geschorst moest worden nadat pro-Trump aanhangers het Capitool in Washington D.C. hadden bestormd werd in de enkele uren later aangevangen voortzetting de verkiezingsuitslag op 7 januari om 4 uur 's nachts EST bekrachtigd door het Congres, onder voorzitterschap van de toenmalige vicepresident Mike Pence. Biden is daardoor op 20 januari 2021 geïnaugureerd als 46e president van de Verenigde Staten.