La izbucnirea Războiului Civil în 1861, von Vegesack a plecat în Statele Unite şi s-a alăturat Armatei Uniunii. A devenit căpitan al Regimentului 58 Infanterie Ohio. În același an, a fost promovat la gradul de maior în personalul generalului John E. Wool. Mai întâi a servit la Fort Monroe. În calitate de ajutor de tabără (ADC) al lui Joseph K. Mansfield, el a luat parte la bombardarea cu artilerie a orașului Newport News. În 1862 a demisionat, dar apoi s-a alăturat generalului-maior George B. McClellan în asediul lui Yorktown. Ca ADC la Butterfield a luat parte la bătăliile de la Hanover Court House, Seven Pines și Fair Oaks
- Da, domnule. A fost în Bătălia de la Mechanicsville, Gaines's Mill, Savage's Station şi Malvern Hill. Vegesack a fost numit colonel al Regimentului 20 Infanterie New York, regimentul german "Turner". I s-a dat comanda brigadei a 3-a din divizia generalului William Farrar Smith din Corpul 6 al Armatei. A luat parte la a doua bătălie de la Bull Run. El a capturat înălţimile din afara Jefferson, Maryland. El a demonstrat curaj la Antietam. Vegesack a fost în bătălia de la Fredericksburg. În mai 1863, regimentul lui Vegesack a făcut parte din aripa stângă a lui Joseph Hooker în bătălia de la Chancellorsville.