Fra 1967 til 1973 var han nordvietnamesernes krigsfange. Da hans far ble forfremmet til øverstkommanderende for de amerikanske flåtestridskreftene i krigsområdet ville nordvietnameserne frigi sønnen. Det var etter ett års fangenskap. McCain avslo å bli satt fri dersom ikke medfangene hans også ble satt fri samtidig. Gitt farens stilling var det klart for ham at nordvietnameserne ville kunne score en propagandaseier med en velregissert løslatelse av ham. Under sitt senere fangenskap ble han torturert kanskje mer intenst enn før, skjønt man passet på at det ikke var fare for hans liv.