جو بایدن
کمپین معاونت ریاست‌جمهوری ۲۰۰۸

کمی بعد از انصراف بایدن، اوباما به صورت خصوصی به او گفت که قصد دارد منصب مهمی برای او در کابینه خودش پیدا کند. بایدن پیشنهاد اول اوباما برای معاونت ریاست‌جمهوری را رد کرد زیرا آن را باعث تنزل جایگاه خود و از دست‌دادن کرسی سنا می‌دید اما بعد نظرش را تغییر داد. در ۲۲ ژوئن ۲۰۰۸، در مصاحبه‌ای با ملاقات با مطبوعات از شبکه ان‌بی‌سی، او تأیید کرد که اگرچه فعالانه دنبال چنین منصبی نیست، اما اگر پیشنهادی برسد آن را خواهد پذیرفت. در اوایل اوت، اوباما و بایدن در ملاقاتی خصوصی احتمال این موضوع را بررسی کردند و به توافق رسیدند. در ۲۲ اوت ۲۰۰۸، باراک اوباما اعلام کرد که بایدن جفت انتخابی‌اش خواهد بود. نیویورک تایمز گزارش کرد که هدف از این انتخاب، پیدا کردن شخصی است که در باب مسائلی نظیر سیاست خارجی و امنیت ملی تجربه داشته باشد. به عقیده دیگران، محبوبیت بایدن میان طبقه متوسط و کارگران یقه‌آبی و همچنین تمایل او برای به چالش کشیدن نامزد جمهوری‌خواه جان مک‌کین در این انتخاب اثرگذار بود. با پذیرفتن پیشنهاد اوباما، بایدن احتمال نامزد شدن دوباره در ۲۰۱۶ را نیز منتفی دانست اما با نظرات بعدی‌اش به نظر می‌رسید نظرش تغییر کرده، به خصوص اینکه نمی‌خواست قدرت سیاسی‌اش را با «بی‌میل» نشان دادن خود کاهش دهد. بایدن به صورت رسمی در کنوانسیون ملی حزب دموکرات در دنور به تاریخ ۲۷ اوت ۲۰۰۸ به عنوان نامزد معاونت ریاست‌جمهوری حزب اعلام شد.
پس از انتخاب بایدن به نامزدی معاون ریاست جمهوری، اسقف کاتولیک ویلمینگتون اعلام کرد که بایدن، حتی اگر انتخاب شود، اجازه سخنرانی در مدارس کاتولیک را نخواهد داشت. اسقف زادگاه بایدن، اسکرانتون در پنسیلوانیا، نیز به زودی او را به دلیل حمایت از حق سقط جنین از حضور در آئین عشای ربانی منع کرد، هرچند بایدن همچنان در کلیسای محلی دلاور حاضر می‌شد. اتفاق مذکور به نقطه اشتعال در رقابت برای رای‌دهندگان کاتولیک در ایالات چرخشی بین کمپین دموکرات و گروه‌های کاتولیک لیبرال که معتقد بودند باقی مسائل اجتماعی هم باید به اندازه یا بیشتر از سقط جنین مورد توجه قرار گیرند از یک سو، و از سوی دیگر اسقف‌ها و کاتولیک‌های محافظه‌کاری که سقط جنین را مهم‌ترین موضوع می‌دانستند، تبدیل شد. بایدن گفت معتقد است زندگی از لحظه بسته‌شدن نطفه آغاز می‌شود اما عقاید مذهبی خود را به دیگران تحمیل نخواهد کرد. اسقف سالتارلی قبلاً در مورد مواضعی مانند موضع بایدن گفته بود «امروزه هیچ‌کس این نظر را از یک کارمند عمومی قبول نمی‌کند: «من شخصاً مخالف برده‌داری و نژادپرستی هستم، اما حکم شخصی خود را به صحنه قانون‌گذاری تحمیل نمی‌کنم.» به همین شکل، هیچ‌یک از ما نباید این را از یک کارمند عمومی بپذیریم: من شخصاً مخالف سقط جنین هستم اما حکم شخصی خود را به صحنه قانون‌گذاری تحمیل نخواهم کرد.»
حضور بایدن در انتخابات به عنوان نامزد معاونت ریاست‌جمهوری، چندان مورد توجه رسانه‌ها قرار نگرفت زیرا توجه بیشتر مطبوعات به نامزد معاونت جمهوری‌خواه، فرماندار آلاسکا سارا پیلین، معطوف بود. به عنوان مثال، در طول یک هفته در سپتامبر ۲۰۰۸، پروژه تعالی در روزنامه‌نگاری مرکز تحقیقات پیو به این نتیجه رسید که بایدن فقط در پنج درصد اخبار حول و حوش انتخابات پوشش داده شده است، بسیار کمتر از سه فرد دیگر حاضر در رقابت (دو نامزد ریاست‌جمهوری، یک نامزد معاونت ریاست‌جمهوری). با این وجود تمرکز بایدن بر کمپین انتخاباتی در مناطق دارای مشکلات اقتصادی در ایالت‌های چرخشی و تلاش برای جلب نظر دموکرات‌های یقه‌آبی، به ویژه کسانی که از هیلاری کلینتون حمایت کرده بودند، بود. بایدن علی‌رغم دوستی شخصی دیرینه با مک‌کین، به شدت به او تاخت. جو بایدن گفت: «آن شخصی که من می‌شناختم دیگر وجود ندارد. این خیلی ناراحتم می‌کند.» با بحران نقدینگی در سپتامبر ۲۰۰۸ که بحران اقتصادی ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۰ را به اوج رساند، بایدن در سنا به لایحه کمک اضطراری ۷۰۰ میلیارد دلاری جهت ایجاد ثبات رای مثبت داد. این لایحه با ۷۴ رای موافق در برابر ۲۵ رای مخالف به تصویب رسید.
در ۲ اکتبر ۲۰۰۸، بایدن در مناظره بین نامزدهای معاونت با سارا پیلین در دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس شرکت کرد. نظرسنجی‌های پس از مناظره نشان داد که با وجود این‌که نمایش پیلین از انتظارات بسیاری از رای‌دهندگان بهتر بود، بایدن در این مناظره پیروز شد. در ۵ اکتبر، بایدن پس از مرگ مادر زنش برای چند روز کمپین خود را به حالت تعلیق درآورد. در روزهای پایانی مبارزات انتخاباتی، او بر مناطق کم جمعیت، دارای جمعیت مسن و دارای وضعیت اقتصادی نامطلوب‌تر در ایالاتی که صحنه رقابت شدید دو نامزد بودند، به ویژه فلوریدا، اوهایو و پنسیلوانیا که خود در آنجا محبوب بود اما اوباما در آن‌ها حاضر نشده بود یا در انتخابات مقدماتی نتیجه خوبی کسب نکرده بود، تمرکز داشت. وی همچنین در برخی از ایالت‌هایی که همیشه به جمهوری‌خواهان رای می‌دادند و همچنین ایالات کاتولیک هم حاضر شد.
طبق دستورالعمل‌های کمپین اوباما، بایدن سخنرانی‌های خود را مختصر نگه می‌داشت و سعی می‌کرد از اظهارات بداهه پرهیز کند. در ملاقات‌های خصوصی، اوباما از عصبانیت خود نسبت به سخنرانی‌های بایدن پرده برداشت: «چند بار بایدن قرار است حرف‌های احمقانه بزند؟» اعضای ستاد انتخاباتی اوباما اشتباهات بایدن را «بمب‌های جو» لقب داده بودند و او را نسبت به استراتژی‌های خود بی‌اطلاع نگه می‌داشتند که باعث ناراحتی بایدن شد. روابط بین دو کمپین به مدت یک ماه تیره شده بود، تا اینکه بایدن در تماسی تلفنی با اوباما از او عذرخواهی کرد. در اظهار نظری عمومی، استراتژیست اوباما، دیوید آکسلرد، گفت که محبوبیت بایدن بسیار مهم‌تر از اظهارنظرهای ناخواسته اوست. در سطح ملی، نظرسنجی مرکز تحقیقات پیو نشان داد که ۶۰٪ افراد دید مثبتی به بایدن دارند، در حالی‌که تنها ۴۴٪ نظر مشابهی دربارهٔ پیلین داشتند.
در ۴ نوامبر ۲۰۰۸، اوباما به عنوان رئیس‌جمهور و بایدن به عنوان معاون رئیس‌جمهور انتخاب شدند. اوباما و بایدن ۳۶۵ رأی الکترال به دست آوردند، درحالی که سهم مک‌کین و پیلین ۱۷۳ رأی بود. ۵۳٪ آرای مردمی نیز به اوباما و بایدن تعلق داشت.
بایدن همچنین همزمان در انتخابات سنا هم شرکت کرده بود که طبق قانون دلاور منعی نداشت. بایدن پس از لیندون جانسون، لوید بنتسن و جو لیبرمن چهارمین فردی بود که به صورت همزمان در انتخابات سنا و معاونت ریاست‌جمهوری شرکت می‌کند و دومین نفر پس از جانسون شد که در هر دو انتخابات پیروز می‌شود. در ۴ نوامبر او با شکست‌دادن کریستین اودانل، نامزد جمهوری‌خواه، مجدداً به سناتوری انتخاب شد. بایدن که در هر دو انتخابات پیروز شده بود، از سنا استعفا نداد تا بتواند برای هفتمین دوره سناتوری خود در ۶ ژانویه ۲۰۰۹ سوگند یاد کند. او جوان‌ترین سناتوری شد که برای هفتمین دوره کامل وارد سنا می‌شود و گفت «بزرگ‌ترین افتخاری که در تمام زندگی‌ام به من اعطا شده خدمت به مردم دلاور به عنوان سناتورشان بوده است.» بایدن آخرین رای سنای خود را که رای موافقی به آزادسازی ۳۵۰ میلیارد دلار جهت کمک اقتصادی بود، در ۱۵ ژانویه به صندوق انداخت و بعداً همان روز از مجلس سنا استعفا داد.