К 15 ноября 17-тысячная армия Шермана, проделан фантастический марш в 675 миль по железным дорогам, на судах, а нередко и по грязному месиву осенних дорог, прибыла в Бриджпорт и почти без отдыха двинулась к Чаттануге. Тепло встретив старого друга, Грант предложил Шерману оригинальный план: имитировать «уход» из Чаттануги якобы и направлении Ноксвилла для помощи осажденному Бэрнсайду. А на самом деле Шерману предстояло повернуть назад и возвратиться к Чаттануге уже с северо-востока, чтобы неожиданно для мятежников нанести оттуда удар по их укреплениям. Для верности Брэггу были подброшены «дезертиры», добросовестно рассказавшие все, что поручил им Грант: в городе, мол, продолжается голод, войско Шермана и вовсе оказалось нечем кормить, вот его и пришлось отправить в Ноксвилл. Именно по получении этих «сведений» обрадованный Брэгг решил избавиться и от Букнера, послав его все в тот же Ноксвилл.
Итак, Грант теперь мог заполнить пропуски в приказе о наступлении: против 40-тысячной армии Брэгга у него была 61 тыс. опытных ветеранов Шермана, Томаса, Хукера. Выполняя приказ командующего, Шерман, пройдя некоторое расстояние по западному берегу Теннесси, переправился обратно к стремительно двинулся к Чаттануге. На рассвете 23 ноября его части вышли к северной оконечности хребта Миссионер и почти без боя заняли ближние траншеи мятежников, бежавших при виде возникшей неизвестно откуда огромной армии. В тот же день части Томаса атаковали противника у юго-восточных окраин Чаттануги, оттеснив его к западному подножию Миссионера. Вечером Грант вызвал Хукера и приказал ему наутро захватить траншеи южан перед горой Дозорный высотой 500 футов (но гора еще и стояла на плато высотой более тысячи футов). «Сражающийся Джо» (так прозвали Хукера в начале года, когда он командовал Потомакской армией) попросил у Гранта разрешения взять штурмом и саму гору. Взглянув на скрывавшуюся за облаками вершину Дозорного, Грант ответил: «Берите, если сможете».
Рано утром 24 ноября бой возобновился. Части Шермана застряли сразу же: путь им преградил железнодорожный туннель, проходивший сквозь хребет Миссионер, а перед хребтом лежало труднопроходимое ущелье, не обозначенное на картах. Мятежники хорошо укрепили туннель и подходы к нему, поэтому наступать под прицелом опытных канониров и снайперов было бы безумием. Зато солдаты Хукера, дерзко ринувшись на склоны Дозорного и почти на ощупь карабкаясь в густом тумане, уже к 2 часам дня овладели вершиной, еще утром считавшейся неприступной. Было захвачено несколько орудий, 2,5 тыс. пленных, а остатки мятежников удрали по восточному склону горы. Пресса северян тут же окрестила этот бой «битвой над облаками», хотя день был безоблачным и солдатам Хукера пришлось больше сражаться с туманом, чем с застигнутым врасплох противником.
К сожалению, части Томаса в течение всего дня простояли на месте. Сам Томас позднее оправдывался тем, что Грант приказал ему атаковать «одновременно с Шерманом». Да и сам Грант не особенно обвинял Томаса: ведь Шерман застрял у железнодорожного туннеля, так что формально Томас действовал в рамках приказа командующего.
Наступил третий и последний день чаттанугского сражения. Рано утром Шерман возобновил атаки на позиции мятежников у туннеля, но они обернулись большими потерями, и натиск пришлось прекратить. К тому же Томас и на этот раз не поддержал Шермана: ему после долгих споров удалось убедить Гранта не гнать новые части в эту мясорубку, а дождаться прибытия Хукера, чтобы нанести совместный удар. Но Хукер, должно быть, впавший в эйфорию после успешного боя за Дозорный, двигался крайне медленно и на несколько часов застрял у узенькой речки Чаттануга, заявив потом, что она якобы разлилась и стала «непроходимой».
Тогда Грант решил наконец использовать армию Томаса. Он приказал атаковать правый фланг мятежников, занять их окопы у подножия Миссионера, что облегчило бы Томасу дальнейшее продвижение. Наступала решающая фаза сражения. Из форта Вуд был дан условный сигнал шестью последовательными орудийными выстрелами. Лейтенант-северянин У. Морган, наблюдавший за тем, как 24,5 тыс. солдат и офицеров Камберлендской армии ринулись вперед, вспоминал: «Едва лишь звук пятого выстрела достиг их ушей, вся линия двинулась вперед без единого слова чьей-либо команды, и, когда выстрелило шестое орудие, все войско уже наступало с развернутыми знаменами и винтовками на изготовку… Этого зрелища не забыть никогда!» 14
Неудержимая лавина наступавших прорвалась в «мертвую зону», где огонь противника уже не мог накрыть их. Не выдержав натиска, мятежники побросали винтовки и кинулись бежать вверх по склону хребта.