Sachverhalt: A. Der 1978 geborene A._ bezog von der IV-Stelle Bern für die Zeit vom 1. Oktober 2005 bis 31. Januar 2009 eine befristete halbe Invalidenrente (vom Verwaltungsgericht des Kantons Bern mit Entscheid vom 17. Januar 2012 bestätigte Verfügung vom 19. Juli 2011). Mit Eingabe vom 31. Oktober 2013 machte A._ eine Verschlechterung des Gesundheitszustandes geltend. Die IV-Stelle tätigte verschiedene Abklärungen. Sie kam zur Überzeugung, zwar könne A._ aus gesundheitlicher Sicht seine angestammte Arbeit als Lastwagenchauffeur nicht mehr verrichten, indessen nach wie vor eine dem Leiden angepasste Tätigkeit ohne Erwerbseinbusse ausüben. Aus diesem Grund verneinte sie mit Verfügung vom 8. September 2015 die (erneute) Ausrichtung einer Invalidenrente. B. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Bern mit Entscheid vom 9. Februar 2016 ab. C. A._ lässt mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten beantragen, unter Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids und der Verwaltungsverfügung vom 8. September 2015 sei ihm mindestens eine halbe Invalidenrente zuzusprechen. Eventualiter lässt er die Rückweisung der Angelegenheit an die Vorinstanz zur Neubeurteilung und in verfahrensmässiger Hinsicht um die Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege ersuchen.