Chickamauga y Chattanooga
Mientras tanto, 60.000 soldados federales bajo el mando de Rosecrans trataron de moverse hacia el sureste desde el centro de Tennessee contra el importante centro ferroviario e industrial confederado de Chattanooga, entonces controlado por Bragg con unos 43.000 soldados. En una serie de movimientos brillantemente concebidos, Rosecrans maniobró a Bragg fuera de Chattanooga sin tener que pelear una batalla. Bragg fue reforzado por tropas del cuerpo de veteranos de Longstreet, enviadas rápidamente por ferrocarril desde el ejército de Lee en Virginia. Con este refuerzo, Bragg se volvió contra Rosecrans y, en una feroz batalla de dos días (19 y 20 de septiembre) en Chickamauga Creek, justo al sureste de Chattanooga, obtuvo una de las pocas victorias confederadas en el oeste. Bragg perdido 18,454 de su 66,326 hombres; Rosecrans, 16,170 de 53,919 comprometidos. Rosecrans cayó de nuevo en Chattanooga, donde casi fue rodeado por Bragg. Bragg fue capaz de ahogar los suministros hasta el punto de que las tropas de la Unión se morían de hambre.
Pero el éxito sureño fue de corta duración. En lugar de presionar el asedio de Chattanooga, Bragg envió imprudentemente a Longstreet en un intento inútil de capturar Knoxville, y luego fue retenido por Burnside. Cuando Rosecrans mostró signos de desintegración, Lincoln lo reemplazó con Grant, que fue capaz de establecer una línea de suministro a finales de octubre y fortaleció al ejército federal en Chattanooga enviando, por ferrocarril, los restos del Ejército del XI y XII Cuerpo del Potomac, bajo el mando de Hooker. Superando a Bragg en 56.359 a 46.165, Grant atacó del 23 al 25 de noviembre, capturando Lookout Mountain y Missionary Ridge, derrotando al ejército de Bragg y conduciéndolo hacia el sur hacia Dalton, Georgia. Grant sufrió 5.824 bajas en Chattanooga y Bragg, 6.667. Habiendo perdido la confianza en Bragg por la mayoría de sus principales generales, Davis lo reemplazó con Johnston. Ambos ejércitos permanecieron quietos hasta la primavera siguiente.