Braun vant Republikanernes primærvalg for senatorvalget i 2018 over Todd Rokita og Luke Messer med over 56 000 stemmer. Han fikk 208 520 stemmer, rundt 41 % av totalen. Brauns fokuserte på sin karriere som forretningsmann under valgkampen, og så på seg selv som en outsider. I valget i november slo han den sittende demokraten Joe Donnelly med 51 % av stemmene mot Donnellys 45 %; Libertarianernes kandidt Lucy Brenton fikk under 4 % av stemmene. I slutten av 2019 rapporterte at Brauns valgkampanje i 2018 hadde fått $2,8 millioner fra en politisk handlingskomité med sterke tilknytninger til den dømte hvitvaskeren Lev Parnas og et av hans skallselskap. Under riksrettssakene mot Trump gav Parnas bilder av ham selv og Braun i en klem under et arrangement i forbindelse med valget til Representantenes hus. Disse ble gjort offentlige i januar 2020.