W miesiącu wrześniu i na początku października Armia Cumberland została wzmocniona przez wojska Armii Tennessee, dowodzone przez generała majora Williama Tecumseha Shermana, wraz z dwoma korpusami z Armii Potomacu pod dowództwem generała majora Josepha Hookera. Ulysses S. Grant, obecnie dowodzący siłami Unii na zachodzie pod nowo utworzoną Dywizją Wojskową Missisipi, zastąpił Rosecrans na czele George'a H. Thomasa; Grant dowodził połączonymi siłami Unii. Wczesnym rankiem 27 października siły Unii zdobyły Brown's Ferry, co otworzyło drogę zaopatrzenia do Alabamy; kontratak Konfederacji w Wauhatchie w nocy z 28 na 29 października próbował odzyskać prom, ale nie udało się. Bragg następnie 5 listopada wysłał korpus Longstreeta do Knoxville i niemal całą jego kawalerię, zmniejszając siłę jego armii; Bragg miał nadzieję, że Grant będzie zmuszony oddzielić część własnych sił, aby złagodzić garnizon Unii w mieście. Ostateczny atak Unii na armię Konfederacji rozpoczął się 24 listopada, kiedy Hooker
Złapali górę Lookout i zagrozili lewej flance Konfederacji. Następnego dnia Sherman zaatakował prawe skrzydło Konfederacji na Wzgórzu Misjonarskim, ale znalazł się w impasie. Aby pomóc Shermanowi i wyciągnąć jednostki konfederacji z prawej strony, Grant nakazał demonstrację przeciwko centrum konfederacji. Ta demonstracja Thomasa przekształciła się w pełnoprawny atak, który przełamał linię Konfederacji. Bragg wycofał się do północnej Georgii, przegrupował wokół Daltona. Jego prośba o zwolnienie została przyjęta 1 grudnia. Hardee tymczasowo przejął dowództwo armii, ale odmówił oferty lub stałego dowództwa. Zamiast tego Davis mianował Josepha Johnstona na dowódcę armii w grudniu 1863 roku.