Grant wilde dat Shermans leger van Tennessee, bijgestaan door het leger van Cumberland, het noordelijke einde van Missionary Ridge zou aanvallen, ter voorbereiding van het afdalen op de rechterflank van de vijand. Op 23 november verraste majoor-generaal George Henry Thomas de vijand bij daglicht, waarbij hij de Unie-lijnen vooruitbewoog en Orchard Knob innam, tussen Chattanooga en de bergkam. De volgende dag slaagde Sherman er niet in om bovenop Missionary Ridge te komen, wat de sleutel was tot Grant's slagplan. Hookers troepen namen Lookout Mountain in.
Met een ingenieuze manoeuvre om de vijand aan de zijkant te krijgen, met een onverwacht succes. Op de 25e beval Grant majoor-generaal George Henry Thomas om naar de geweerkuilen bij Missionary te gaan in een poging om Sherman te helpen, nadat Shermans leger er niet in slaagde Missionary Ridge vanuit het noordoosten te nemen. Vier divisies van het Army of the Cumberland, met het midden twee onder leiding van generaal-majoor Philip Sheridan en brigadegeneraal Thomas J. Wood, achtervolgden de geconfedereerden uit de geweerkuilen op de basis en, tegen de orders in, bleven de lading de 45-graden helling op en veroverden de geconfedereerde inlegplaatsen langs de top, waardoor een haastige terugtrekking werd gedwongen. De beslissende slag gaf de Unie controle over Tennessee en opende Georgia, het hartland van de Confederatie, voor een invasie van de Unie. Grant kreeg een enorm volbloed paard, "Cincinnati", van een dankbare bewonderaar in St. Louis.