Traditionnellement, les deux strapontins neuchâtelois à la chambre des cantons sont occupés par le PLR et le PS. Le système proportionnel, utilisé seulement par le Jura et Neuchâtel pour l'élection au Conseil des États, est favorable aux deux partis les plus forts du canton. Selon les observateurs et observatrices de la politique cantonale, les élections fédérales d'octobre 2019 n'allaient pas déroger à la règle; dans ses scénarios, ArcInfo a par exemple donné 100 pour cent de chance au PLR et au PS de décrocher chacun un siège, malgré le départ des deux sortants au terme de la législature. Entré en fonction en 2010 à la suite de l'élection de Didier Burkhalter (plr) au Conseil fédéral, Raphaël Comte (plr), président du Conseil des États en 2016, a décidé de se mettre en retrait de la vie politique. Quant à Didier Berberat (ps), qui avait pris la relève de Gisèle Ory (ps) en 2009 après son élecction au gouvernement neuchâtelois, il a également pris la décision de quitter l'arène fédérale. Le Chaux-de-Fonnier siégeait depuis 1995 sous la coupole, passant quatorze ans au Conseil national avant son accession à la chambre haute. Conseiller national depuis 2015, Philippe Bauer (plr) s'est présenté pour succéder à Comte. Le ticket PLR a été complété par Didier Boillat, dont les chances de décrocher un siège étaient cependant quasi nulles.
La lutte était plus ouverte du côté du PS, avec ses deux candidates, Silvia Locatelli et Martine Docourt Ducommun. Locatelli, anciennement députée au Grand Conseil et présidente de la section cantonale du parti, visait un retour en politique, après avoir occupé ces dernières années un poste au département de l'économie du canton. Son adversaire, la députée au parlement cantonal Martine Docourt Ducommun, a longtemps espéré une démission en cours de mandat de Berberat pour pouvoir reprendre sa place en tant que première des viennent-ensuite lors des élections de 2015 et se présenter en tant que sortante. Après une législature cent pour cent masculine, autant au Conseil des États qu'au Conseil national, le parti socialiste neuchâtelois a volontairement présenté deux candidatures féminines. Selon le Temps, cette législature a été vécu «comme une injustice» dans un canton progressiste, qui fût le deuxième à accorder le droit de vote aux femmes, en 1959, après Vaud.
Espérant profiter des grèves du climat pour glaner un siège au sénat, les écologistes Céline Vara et Fabien Fivaz se sont présenté.e.s en parallèle de leurs candidatures au national. Le POP, SolidaritéS, l'UDC, le PDC et les Vert'libéraux ont présenté deux candidat.e.s chacun, sans se faire de grandes illusions sur leurs chances de succès néanmoins. Enfin, Thomas Wroblevski (modernocrates) et Jean-Luc Pieren (Parti fédéraliste européen) se sont également lancés dans la bataille.

Le 20 octobre 2019, à l'encontre de toutes les certitudes, le parti socialiste a été contraint d'abandonner son siège au Conseil des États. Profitant de la vague verte, même qualifiée de «raz-de-marée» par le Temps, le parti écologiste a non seulement récupéré un siège au Conseil national avec Fabien Fivaz, mais a aussi pour la première fois fait son entrée à la chambre haute grâce à Céline Vara. En récoltant 10'035 suffrages, la vice-présidente des Vert.e.s suisses se place devant Fabien Fivaz (9'785 voix), tout en s’assurant une confortable avance sur les socialistes Silvia Locatelli (8'641 voix) et Martine Docourt Ducommun (8'274 voix). Elle-même étonnée par son élection, Céline Vara a confié «s'être préparée pour le Conseil national», se réjouissant néanmoins de relever le défi qui l'attendait. Sans surprise, Philippe Bauer a repris le flambeau de Raphaël Comte, terminant en tête du scrutin avec 11'044 voix, pour une participation qui s'est élevée à 35.7 pour cent.

Die Ständeratswahlen im Kanton Neuenburg werden seit 2011 im Proporzwahlverfahren ausgetragen. Zusammen mit dem Kanton Jura bildet Neuenburg damit eine Ausnahme. Mit dem Wahlverfahren lässt sich wohl auch die hohe Zahl von 18 Kandidierenden erklären. Alle etablierten Parteien – sowie die «liste du vote blanc» – präsentierten eine Liste mit zwei Anwärtern. Die SP versuchte ihren Sitz mit Amtsinhaber Didier Berberat zu verteidigen. Das gleiche Ziel hatte die FDP, welche mit dem amtierenden Vizepräsidenten des Ständerats, Raphaël Comte antrat.
Dieselben Listenverbindungen wie bei den Nationalratswahlen wurden auch für das Rennen um die Ständeratssitze geschmiedet. Am linken politischen Rand verbanden sich die SP, die PdA und die Grünen. Für die Sicherung von Raphaël Comtes Sitz tat sich die FDP mit CVP, BDP und GLP zusammen. Die SVP, schliesslich, ging eine Verbindung mit der Einerliste «impossible alternative» ein. Die Breite der Zusammenschlüsse der Sitzinhaberinnen SP und FDP stellten praktisch bereits klar, dass bei den Wahlen keine grosse Spannung aufkommen würde. Als einzige ernstzunehmende Kraft ausserhalb der SP- und FDP-Verbünde trat die SVP mit Blaise Courvoisier und Nationalrat Raymond Clottu an, konnte sich aber kaum reelle Chancen ausrechnen. Hinzu kam, dass eine Verdrängung der Amtsinhaber als kaum wahrscheinlich galt, da sich sowohl Berberat als auch Comte in Bern etabliert hatten. Didier Berberat – seit 1995 in Bern und seit 2009 im Ständerat – gilt als einer der erfahrensten Politiker im Bundeshaus, als sehr aktiv in den Kommissionen und profiliert in der Aussenpolitik. Der erst 37-jährige Raphaël Comte war als amtierender Vizepräsident des Rates gar der designierte Präsident für die nächste Amtsperiode. Angesichts dieser doch ziemlich klaren Ausgangslage, wurde dem Ständeratsrennen in den Medien nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

Der linke Zusammenschluss erzielte – wie schon 2011 – das beste Resultat und vereinte 47.3% der Stimmen auf sich. Der Mitte-Rechts Block um die FDP kam auf 32.2% und liess damit die SVP mit deren 19.2% deutlich hinter sich. Gewählt wurden erwartungsgemäss Didier Berberat mit 16'837 Stimmen und Raphaël Comte mit 15'080 Stimmen. Letzterer verbesserte damit sein Resultat im Vergleich zu 2011 um rund 2'000 Stimmen. Im bürgerlichen Verbund erzielte FDP-Listenpartner Andréas Jurt das zweitbeste Resultat mit 9'107 Stimmen. Im links-grünen Block galt diese Ehre dem neugewählten PdA-Nationalrat Denis de la Reussille mit 9'306 Stimmen. Bei der SVP erhielt Blaise Courvoisier 9'078 Stimmen und Raymond Clottu deren 8'932. Weiterhin teilen sich damit die SP und die FDP das Neuenburger Ständeratsticket. Die Wahlbeteiligung lag bei 37.1 Prozent (2011: 38.1%). Die GLP, die sich mit ihren 2.5 Prozent Wähleranteil unzufrieden zeigte, kritisierte das für kleinere Parteien unvorteilhafte Proporzsystem und kündigten einen Vorstoss im Grossen Rat an.

Im Kanton Neuenburg stritten sich gleich 12 Kandidaten um die beiden Ständeratssitze. Erstmals wurden die Wahlen im Proporzsystem durchgeführt. Gegen die beiden Bisherigen – Didier Berberat (sp) und Raphaël Comte (fdp), der erst 2010 als Ersatz für Didier Burkhalter gewählt wurde – waren die Herausforderer allerdings chancenlos. Berberat erhielt 17'648 Stimmen und Comte schaffte es auf 13'004 Stimmen. Die SVP, der als einzigen ernstzunehmenden Herausforderin Chancen attestiert wurden, und welche mit Blaise Courvoisier (9'475 Stimmen) sowie Walter Willener (8'914 Stimmen) angetreten war, lag abgeschlagen auf Platz 3. Beide SVP-Kandidaten erhielten sogar weniger Stimmen als die zweiten Anwärter auf der SP- und der FDP-Liste: Florence Nater (sp, 10'531 Stimmen) und Pierre Castella (fdp, 10'333 Stimmen). Einen Achtungserfolg verbuchen konnte Denis de la Reussille von der PdA mit 8'598 Stimmen. Weder die Grünen, die mit Françine John-Calame (5'378 Stimmen) und Fabien Fivaz (4'257) angetreten waren, noch die Kandidierenden der SolidaritéS (Pascal Helle, 3'567), der CVP (Vincent Martinez, 1'933) oder der BDP (Pierre-Alain Storrer, 1'357) hatten reelle Wahlchancen.

Der Altersschnitt im Nationalrat betrug nach den Wahlen rund 50 Jahre und war damit leicht tiefer als 2007 (51 Jahre). Der jüngste Nationalrat war der 24-jährige Mathias Reynard (sp, VS), Jacques Neirynck (cvp, VD) war mit 80 Jahren wie bereits vier Jahre zuvor der älteste Volksvertreter. Die kleine Kammer wies wie gewohnt einen höheren Altersschnitt auf. Das Durchschnittsalter betrug hier 55 Jahre. Auch im Ständerat fand eine geringfügige Verjüngung statt. Der jüngste Ständerat war der 32jährige Raphaël Comte (fdp, NE). Hans Hess (fdp, OW), der den Kanton Obwalden seit 1998 im Ständerat vertrat, war das älteste Mitglied der kleinen Kammer (66 Jahre). Mit durchschnittlich 46 Jahren stellte die GLP die jüngste Fraktion. Am anderen Ende der Altersskala fand sich die BDP mit einem Altersdurchschnitt von rund 53 Jahren.

Nach der Wahl von Didier Burkhalter (fdp, NE) 2009 zum Bundesrat musste dessen frei gewordener Ständeratssitz neu bestellt werden. Bei der Ersatzwahl im Januar 2010 wurde Raphaël Comte mit 14'162 Stimmen gewählt, der – erst 30 jährig – bereits acht Jahre lang Grossrat und Präsident bzw. Sekretär der kantonalen FDP gewesen war. Obwohl er das absolute Mehr um rund 5000 Stimmen verfehlte, wurde Comte gewählt, da sowohl der Kandidat der SVP, der Stadtrat von La Chaux-de-Fonds Pierre Hainard (8787 Stimmen), als auch die Kandidatin der Grünen – Nationalrätin Francine John-Calame (13'418) – auf einen zweiten Wahlgang verzichteten. Die beiden unabhängigen Kandidaten Edy Zahnd (1342 Stimmen) und Roger Favre (742 Stimmen) lagen abgeschlagen auf den letzten Plätzen. Die FDP konnte ihren Sitz also, auch dank der Unterstützung der CVP verteidigen. Dies obschon die grüne Kandidatin, die von der geschlossenen Linken unterstützt worden war, lediglich 774 Stimmen auf Comte verloren hatte und auf Platz zwei lag. Da man in einem zweiten Wahlgang nicht mehr auf eine Spaltung des bürgerlichen Lagers hätte zählen können, verzichtete Links-Grün aber auf einen zweiten Versuch. Die Stimmbeteiligung lag bei 30.0%.