In 1862 werd Vance benoemd tot waarnemend adjudant-generaal van generaal William Rosecrans tijdens de Tullahoma-campagne. Hij vocht in de Slag bij Farmington tijdens het Beleg van Corinth. Vance kreeg vervolgens de opdracht om van oktober 1862 tot januari 1863 het bevel over Bardstown, Kentucky, te verdedigen tegen een cavalerie-inval van de Confederatie. In maart werd Vance gepromoveerd tot assistent-inspecteur-generaal van de 2e brigade, 2e divisie, XX Korps tot oktober. Hij vocht met het regiment bij Liberty Gap en Chickamauga, en werd genoemd in berichten van generaal William Carlin voor zijn acties tijdens de laatste betrokkenheid. Carlin benoemde Vance tot Aide-de-Camp, waar hij tot juli 1864 diende. Hij vocht met Carlin bij Lookout Mountain.
Missionary Ridge, Resaca en Kennesaw Mountain.