Durante el mes de septiembre y a principios de octubre, el Ejército de Cumberland fue reforzado por las tropas del Ejército de Tennessee, comandadas por el mayor general William Tecumseh Sherman, junto con dos cuerpos del Ejército del Potomac bajo el mayor general Joseph Hooker. Ulysses S. Grant, ahora en el mando general de las fuerzas de la Unión en el oeste bajo la recién creada División Militar del Mississippi, reemplazó a Rosecrans en el mando con George H. Thomas; Grant tenía el mando de las fuerzas combinadas de la Unión. Durante las primeras horas de la mañana del 27 de octubre, las fuerzas de la Unión capturaron el Brown's Ferry, que abrió una ruta de suministro a Alabama; Un contraataque confederado en Wauhatchie durante la noche del 28 de octubre 29 intentó recuperar el ferry pero fracasó. Bragg entonces el 5 de noviembre envió el cuerpo de Longstreet a Knoxville y casi toda su caballería lejos, reduciendo la fuerza de su ejército; Bragg esperaba que Grant se vería obligado a separar parte de su propia fuerza para aliviar a la guarnición de la Unión en la ciudad. El ataque final de la Unión contra el ejército confederado comenzó el 24 de noviembre, cuando Hooker capturó Lookout Mountain
y amenazó el flanco izquierdo confederado. Al día siguiente, Sherman atacó el flanco derecho confederado en Missionary Ridge, pero quedó estancado. Para ayudar a Sherman y atraer a las unidades confederadas desde la derecha, Grant ordenó una manifestación contra el centro confederado. Esta demostración de Thomas se convirtió en un ataque completo que rompió la línea confederada. Bragg se retiró al norte de Georgia, reagrupándose alrededor de Dalton. Su solicitud de ser relevado fue aceptada el 1 de diciembre. Hardee tomó temporalmente el mando del ejército, pero rechazó una oferta o un mando permanente. En cambio, Davis nombró a Joseph Johnston para comandar el ejército en diciembre de 1863.