על הגיס של מקפירסון הוטל לתקוף במרכז החזית, לאורך דרך ג'קסון. באגף ימין של מקפירסון, הבריגדה של בריגדיר גנרל תומאס א.ג. רנסום התקדמה עד מרחק מאה מטרים מקווי הקונפדרציה, אולם נאלצה לעצור כדי להימנע מחשיפה לאש אגפית מכיוון מוצב גרינ'ס. באגף שמאל של מקפירסון הוטל על הדיוויזיה של מייג'ור גנרל ג'ון א. לוגן לתקוף את מוצב לואיזיאנה ה-3 ואת המוצב "הגדול". הבריגדה של בריגדיר גנרל ג'ון א. סמית' הגיעה עד למרגלות סוללות המגן של מוצב לואיזיאנה ה-3 (3rd LA Redan) אולם רותקה למקומה, תחת מטחי רימוני יד, עד החשיכה, ואז נסוגה לעמדות המוצא שלה. הבריגדה של בריגדיר גנרל ג'ון ד. סטבנסון התקדמה בשני טורים אל המוצב "הגדול", אולם התקפתה נכשלה מכיוון שהסולמות שהביאו היו קצרים מדי מכדי לטפס על סוללות המוצב. הדיוויזה של בריגדיר גנרל איזק קווינבי התקדמה כמה מאות מטרים, אך המשך תנועתה עוכב למשך שעות, בעוד מפקדיה עסקו בדיונים מבולבלים על אופן הפעולה.
באגף שמאל של האיחוד, התקדם הגיס של מקלירננד לאורך דרך בולדווין פרי ולצד מסית הרכבת של דרום מיסיסיפי. על הדיוויזיה של בריגדיר גנרל יוג'ין קאר הוטל לכבוש את מוצב פסי הרכבת ואת מוצב טקסס ה-2; על הדיוויזיה של בריגדיר גנרל פיטר אוסטרהאוס הוטל לכבוש את המבצר המרובע. חייליו של קאר הצליחו לחדור למוצב טקסס ה-2 ובקשו תגבורת, אולם למקלירננד לא היו עתודות לצורך ניצול הצלחה. כוחות הקונפדרציה החישו תגבורת למקום ובלמו את הפריצה.
ב-11 בבוקר כבר היה ברור שלא תושג פריצה, ושההתקפות של שרמן ומקפירסון כשלו. בדיוק אז, קיבל גרנט הודעה ממקלירננד שהוא בקרב קשה מול המגינים, שהמגינים מהקונפדרציה מקבלים תגבורות, ושהוא מבקש פעולת הסחה מאגף ימין שלו על ידי הגיס של מקפירסון על מנת להקטין את הלחץ עליו. בתחילה, סירב גרנט לבקשה והורה למקלירננד להשתמש בעתודה שלו על מנת לתגבר את הכוחות בחזית; גרנט היה תחת הרושם שמקלירננד לא השתמש בכל כוחותיו בעוד שמקפירסון כן, אף על פי שההפך היה נכון. מקלירננד שלח עוד הודעה שהייתה מטעה בחלקה, בה השתמע שהוא כבש את שני המוצבים בגיזרתו – "דגל הכוכבים והפסים מתנוסס מעליהם." – ושמאמץ נוסף לאורך קו החזית יעניק ניצחון לצבא האיחוד. ההודעה הייתה מטעה מכיוון שכוחותיו אכן הניפו את הדגלים בפאתי היעדים, אולם לא השיגו כל פריצה ממשית. גרנט הגיב באיפוק וחוסר אמון למשמע ההודעה, אך הראה אותה לשרמן, שהורה לגיס שלו לתקוף שוב. גרנט, לאחר ששקל שוב, הורה למקפירסון לשלוח את הדיוויזיה של קווינבי לעזרתו של מקלירננד.
שרמן הורה על שתי התקפות נוספות. בשעה 14:15 תקפו ג'יילס סמית' ורנסום ונהדפו מיידית. בשעה 15:00 תקפה הדיוויזיה של טאטל אך ספגה כל כך הרבה אבדות עד שגרנט אמר: "זה רצח, תורה לחיילים האלה לחזור." עד שעה זו הצליחה הדיוויזיה של סטיל לתמרן סוף סוף לעמדת תקיפה באגף ימין של שרמן, ובשעה 16:00 נתן סטיל את הפקודה לתקוף את מוצב לואיזיאנה ה-26. להתקפה שלו הייתה תוצאה זהה כמו להתקפות האחרות בגיזרתו של שרמן.
בגיזרה של מקפירסון עשתה הדיוויזיה של לוגן מאמץ נוסף להתקדם במורד דרך ג'קסון בשעה 14:00 לערך, אולם ספגה אבדות כבידות וההתקפה בוטלה. מקלירננד, מתוגבר בדיוויזיה של קווינבי, תקף שוב גם הוא, אולם ללא הצלחה.
עם רדת הלילה שכח הקרב, וכוחות האיחוד המרותקים באש בפאתי היעדים נסוגו לאחור. אבדות האיחוד היו 502 הרוגים, 2550 פצועים, ו-147 נעדרים; מפולגים בערך שווה בשווה בין שלושת הגייסות. אבדות הקונפדרציה לא דווחו ישירות, אך מוערכות בפחות מ-500. גרנט האשים את ההודעות המטעות של מקלירננד בחלק מן האבדות הקשות של הקרב באותו יום, בכך שגרם לעוד התקפות חסרות תוחלת. בכך נוסף עוד נדבך ליריבות והאיבה בין גרנט ליריבו הגנרל הפוליטיקאי מקלירננד, יריבות אשר החלה מיד עם תחילת מערכת ויקסבורג והגיעה לסיום רק עם העברתו של מקלירננד מתפקידו מאוחר יותר במהלך המצור.
מצור.
ההיסטוריון שלבי פוט כתב שגרנט "לא התחרט על ביצוע ההתקפות; הוא רק התחרט על כך שהן נכשלו." גרנט הסביר מאוחר יותר שחייליו אשר היו מלאי ביטחון לאחר רצף ההצלחות לא היו מוכנים לפעולות מצור אלמלא נערכו הניסיונות לכבוש את ויקסבורג בהסתערות. ב-25 במאי יצאה פקודה מיוחדת מספר 140 מאת גרנט: "מפקדי הגייסות יחלו מיידית בהתשה של האויב בגישות הרגילות. רצוי להימנע מאובדן חיים במהלך פעולות ההתשה עד אשר תכבש ויקסבורג, וחיל המצב יתפס. יש לנצל כל יתרון טבעי בתוואי השטח על מנת לכרות מנהרות, לחפור שוחות, ולקדם סוללות ארטילריה. …" גרנט כתב בזיכרונותיו, "כעת הייתי נחוש לבצע מצור רגיל – 'לחנות יותר מהאויב,' למעשה, ולא לגרום לאבדות נוספות."
חיילי האיחוד החלו להתחפר, ובנו מערכת מסועפת של תעלות אשר הקיפה את העיר והתקרבה יותר ויותר אל קווי הביצורים של הקונפדרציה. עם גבם אל נהר המיסיסיפי בו שטו ספינות התותחים של האיחוד, החיילים והאזרחים בוויקסבורג היו לכודים. פמברטון היה נחוש להגן על הקטע שלו מנהר המיסיסיפי כמה זמן שידרש, בתקווה לקבל ישועה מג'ונסטון או כל מקור אחר.
בעיה חדשה ניצבה בפני המגינים. המתים והפצועים מצבאו של גרנט היו מוטלים כבר שלושה ימים (או שישה, מההתקפה הראשונה) בחום הקיץ של מיסיסיפי. הגוויות המוטלות למרגלות המוצבים העלו צחנה והתעוותו באופן גרוטסקי, וצעקות הפצועים לעזרה ולמים פילחו את האוויר. גרנט לא ביקש הפסקת אש לפינוי הנפגעים כיוון שחשב שזו תהיה הפגנת חולשה. בבוקר ה-25 במאי נשבר פמברטון וביקש הפסקת אש. גרנט התרצה, וב-25 במאי ב-18:00 חיילי הקונפדרציה נצרו את נשקם למשך שעתיים וחצי. בעוד חוליות פינוי של האיחוד חילצו את ההרוגים והפצועים, התערבבו החיילים משני הצדדים, שוחחו וסחרו בטבק וקפה, כאילו המלחמה אינה קיימת לרגע.
לאחר הפסקת האש החל צבאו של גרנט למלא את טבעת המצור סביב ויקסבורג שאורכה היה כ-20 קילומטר. במהרה התברר שגם עם 50,000 חיילים יתקשה צבא האיחוד להקיף את קווי ההגנה של הקונפדרציה באופן מספק. פמברטון היה אומנם פסימי לגבי סיכויי ההימלטות של חיל המצב מן המצור, אך באותו זמן היו עדיין דרכים הפונות דרומה מוויקסבורג אשר כמעט שלא נשמרו על ידי כוחות האיחוד. גרנט קיבל עזרה ממייג'ור גנרל הנרי האלק, הגנרל המפקד של צבאות האיחוד. האלק החל להחיש תגבורות מכוחות האיחוד במערב על מנת למלא אחר בקשותיו של גרנט להשלים ולעבות את טבעת המצור. עד אמצע יוני תוגבר גרנט בעוד שש דיוויזיות נוסף לעשר שהיו לו בתחילת המצור. בסוף מאי ותחילת יוני הגיעו שלוש דיוויזיות מממפיס, מאורגנות כגיס בפיקוד מייג'ור גנרל קאדוואלדר וושבורן; דיוויזיה אחת נשלחה להאריך את קווי המצור לכיוון דרום, שתי הדיוויזיות הנוספות נשלחו מזרחה להגן על הגשרים על נהר ביג בלאק מפני התקפה של ג'ונסטון. דיוויזיה בפיקוד פרנק הרון הגיעה ממיזורי ב-11 ביוני, ונשלחה להשלים את כיתור ויקסבורג מדרום עד הנהר. ב-14 ביוני הגיעו ממחלקת אוהיו עוד שתי דיוויזיות מאוגדות לגיס בפיקוד מייג'ור גנרל ג'ון פארק, וגם הם נשלחו לעבות את קווי ההגנה לכיוון מזרח. כעת היו לגרנט 77,000 חיילים, פרוסים בשני קווים: תשע דיוויזיות פונות לעבר ויקסבורג ומכתרות אותה מצפון לדרום, ושבע דיוויזיות פונות מזרחה ומגנות מפני התקפה אפשרית מצידו של ג'ונסטון.
בניסיון לנתק את קווי האספקה של גרנט, תקף ב-7 ביוני כוח של הקונפדרציה מלואיזיאנה, בפיקוד מייג'ור גנרל ג'ון ג' ווקר, את בסיס האספקה והלוגיסטיקה של האיחוד במיליקנ'ס בנד, כ-24 קילומטר (15 מייל) במעלה המיסיסיפי (צפונה) מוויקסבורג, בגדה המערבית. בסיס זה נשמר בעיקר על ידי לוחמים שחורים, רובם עבדים משוחררים ומגויסים טריים, אשר היו מצוידים בנשק נחות. חיילי האיחוד נלחמו בגבורה, ולבסוף הדפו את התוקפים בסיוע אש מספינות תותחים. מחיר הניצחון היה כבד: 652 נפגעים לאיחוד ו-185 נפגעים לקונפדרציה. משמעות ההפסד במילקנ'ס בנד הייתה שלא תבוא ישועה לחייל המצב בוויקסבורג מאת כוחות הקונפדרציה ממערב למיסיסיפי, אלא רק מג'ונסטון ממזרח.
פמברטון היה לכוד בוויקסבורג עם הרבה תחמושת אבל מעט אוכל. התזונה הלקויה החלה לתת את אותותיה בחיילי הקונפדרציה. בסוף יוני כבר היו מחצית מהם חולים או מאושפזים. צפדינה, מלריה, דיזינטריה, שילשול, ומחלות אחרות דיללו את שורותיהם. ככל שהתמשך המצור נעלמו הכלבים, החמורים והסוסים מרחובות ויקסבורג. ביסקוויט אחד וכמה חתיכות בייקון מעופשות הייתה המנה היומית של חייל. בלית ברירה נאלצו חלק מהנצורים המורעבים לאכול עור של נעליים.
במהלך המצור, ירו ספינות התותחים של האיחוד יותר מ-22,000 פגזים אל תוך העיר, והארטילריה של צבא היבשה ירתה אף יותר. ככל שהתמשכו ההפגזות הפכו בתי המגורים בוויקסבורג לעיי חורבות. התושבים חפרו מערות בגבעות והסתתרו בהם במהלך ההפגזות. יותר מ-500 מערות מקלט נחפרו בגבעות החימר הצהוב של ויקסבורג, וחלקן אף צוידו בריהוט, שטיחים ותמונות, בניסיון לעשותן מקום נוח לשהות בו. חפירת המחילות הקנתה לעיר את הכינוי "כפר כלבי הערבה" אצל חיילי האיחוד. למרות האש העזה שהונחתה על העיר במהלך המצור, ידוע על פחות מתריסר אזרחים שנהרגו במהלך המצור.
חילופי מפקדים.