Durante o ano e medio seguinte, Carlin comandou a 2a Brigada, 1a División do XX Corpo. Participou na Campaña de Tullahoma e na posterior Batalla de Chickamauga. No outono de 1863, loitou na montaña Lookout
e Missionary Ridge durante as batallas por Chattanooga. No verán de 1864, liderou a súa brigada na Campaña de Atlanta, tomando unha breve folga durante a campaña para volver a Illinois para casar. Foi ascendido ao mando da división antes da batalla de Jonesboro en setembro. Participou na marcha de Sherman ao mar e na captura de Savannah, Xeorxia.