בראג זעם כאשר למד שהוראותיו לא בוצעו והזדמנות פז אבדה. הוא פקד על הינדמן לתקוף בכל זאת מוקדם בבוקר 11 בספטמבר. קליבורן, מן הגייס של היל, הצליח בסופו של דבר לפנות את מעבר דאג החסום, אולם כאשר החל להתקדם שמע את תותחיו של הינדמן מן העמק למטה, והבין שאחר אל הקרב. בנוסף לזאת, בשעה זו, הדיוויזיה של ביירד כבר צימצמה את הפער והגיעה אל נאגלי, אשר הסיג את כוחותיו אל עמדות הגנה ממזרח לצומת. לאחר מכן נסוגו שתי דיוויזיות האיחוד בחזרה אל עבר הכוח העיקרי במעבר סטיבנס. אנשיו של הינדמן זינבו במשמר האחורי של הדיוויזיה הנסוגה של ביירד, אולם לא הצליחו למנוע את הנסיגה המוצלחת של כוחות האיחוד.
תמרונים אחרונים.
הקרב הקצר בדייוויס קרוס רואודס, אשר בו חלק מצבאו נמלט בקושי ממלכודת של הקונפדרציה, גרם לרוזקרנס להבין את המצב המסוכן שבו נמצא צבאו ולשנות את תוכניותיו. הוא זנח את כוונתו לרדוף אחר צבאו של בראג, והחל לרכז את כוחותיו המפוזרים.
ב-12 בספטמבר הוא הורה לגייס של מק'קוק, אשר היה הרחק בדרום הגיזרה, לנוע לצפון מזרח ולחבור אל הגייס של תומאס במעבר סטיבנס. לקח להודעה יום שלם להגיע אל מק'קוק בעיירה אלפיין , ולאחר מכן צעד הגייס של מק'קוק כ-90 קילומטר בשלושה ימים עד שחבר אל תומאס.
הגייס של קריטנדן, אשר היה באזור רינגולד, מצפון וממזרח מעבר לחזית כוחות הקונפדרציה, החל נסוג מערבה אל עבר לי אנד גורדון מילס . כוחות הפרשים של הקונפדרציה זיהו את תנועת הכוחות הנסוגים, ובראג זיהה שוב הזדמנות להכות בכוח מבודד של האיחוד בעודו נהנה מעדיפות מספרית. הוא הורה ללוטננט ג'נרל לאונידס פולק להתקיף את הדיוויזיה המובילה של קריטנדן עם הגייס שלו וגייס נוסף, בבוקר 13 בספטמבר. אולם גם כאן, כוחותיו של בראג התארגנו באיטיות ופיספסו את ההזדמנות. כל הגייס של קריטנדן חצה את החזית מערבה והתרכז באזור לי אנד גורדון מילס.
במהלך ארבעת הימים הבאים המשיכו שני הצבאות במאמצים לשיפור עמדותיהם. ב-17 בספטמבר הגיע מק'קוק אל מעבר סטיבנס וחבר אל תומאס. שלושת הגייסות של צבא האיחוד היו כעת הרבה פחות פגיעים לתבוסה מהתקפה על כול אחד מהם בנפרד. באותו זמן, ב-15 בספטמבר, במועצת מלחמה שערך בראג, הוחלט שדרך הפעולה הטובה ביותר היא לתקוף צפונה אל עבר צ'טנוגה, ולהכריח את רוזקרנס להילחם. בראג תכנן לתקוף את אגף שמאל של רוזקרנס, ולאגף אותו מצפון. אגף ימין של רוזקרנס היה באותו זמן בסכנת דחיקה אל עבר בקעת מק'למור'ס קוב, החסומה לתמרון מדרום, עם גבם אל הר לוקאאוט.
הכוחות הלוחמים.
מפתח דרגות (גבוהה לנמוכה): גנרל, ל"ג - לוטננט ג'נרל, מ"ג - מייג'ור ג'נרל, ב"ג - בריגדיר ג'נרל.
האיחוד.
ארמיית הקמברלנד בפיקודו של מ"ג ויליאם רוזקרנס מנתה בתחילת המערכה כ-60,000 איש, והייתה מאורגנת באופן הבא:
הקונפדרציה.
ארמיית טנסי בפיקודו של גנרל ברקסטון בראג מנתה כ-65,000 חיילים, והייתה מאורגנת באופן הבא:
ארמית טנסי חולקה לשני אגפים בליל 19 בספטמבר, בסוף היום הראשון לקרב, עם הגעתו של לונגסטריט מוירג'יניה. קודם לכן דיווחו מפקדי הגייסות ישירות לבראג.
מהלך הפתיחה.
ב־17 בספטמבר, לאחר צעדה מאומצת, חבר גייס XX של מיג'ור ג'נרל מק'קוק אל גייס XIV של מיג'ור ג'נרל תומאס באזור בקעת מק'למור. שני הגייסות המשיכו בתנועה צפונה לאורך הגדה המערבית של נחל צ'יקמוגה, על מנת לחבור אל גייס XXI של מיג'ור ג'נרל קריטנדן באזור לי אנד גורדון מיל.
18 בספטמבר.
רוזנקרנס חשש ממתקפה באגף שמאל שלו ומאיגוף מצפון, אשר היה עלול לנתק אותו מצ'טנוגה. לכן הורה לגייס של תומאס לתפוס עמדות חדשות משמאל לגייס של קריטנדן, באגף הצפוני של הזירה. בזמן שהגייס של תומאס היה בתנועה, הורה בראג למרבית צבאו לצלוח את נחל צ'יקמוגה במורד הזרם מעמדות צבא הצפון, ולפתוח במתקפה על האגף הצפוני של רוזקרנס. בראג האמין שיוכל כך להביס את הגייס המבודד של קריטנדן, ואז לדחוק את כוחות הצפון הנותרים דרומה אל עבר בקעת מק'למור, הרחק מצ'טנוגה.
עד סוף היום הצליחה הדיוויזיה של בריגדיר ג'נרל בושרוד ג'ונסון מן הקונפדרציה לתפוס את גשר ריד, לחצות את נחל צ'יקמוגה, ולהתקדם דרומה אל עבר דרך לאפייט. דיוויזיה מן הגייס של מיג'ור ג'נרל ויליאם ווקר ניסתה לתפוס את גשר אלכסנדר, מדרום לגשר ריד, אולם נבלמה על ידי כוח האש העודף של הבריגדה של קולונל ג'ון וילדר , אשר הייתה חמושה ברובי ספנסר ניטעני מחסנית . ווקר מצא לבסוף נקודת חציה לא מוגנת כמייל צפונה מן הגשר, ווילדר שחשש מאיום על אגפו השמאלי, נסוג לעמדות הגנה ממזרח לדרך לאפייט. דרומה משם, בגשר ת'דפורד, הצליח הגייס של מיג'ור ג'נרל סימון באקנר לצלוח את הנחל עם בריגדה אחת בלבד. עוד דרומה משם, ניצב הגייס של פולק ממזרח לנחל, אל מול עיקר כוחו של קריטנדן, באזור לי אנד גורדון מיל. יחידות הצפון מהגייס של קריטנדן אשר הגנו על גשרים אלו ניהלו קרב נסיגה והשהיה אל מול כוחות עודפים, ובסוף היום התבססו להגנה בגבעות המיוערות ממערב לנחל. כוחות הקונפדרציה בגיזרה הצפונית חנו בלילה ממערב לנחל, וללא ידיעתם, צעד הגייס של תומאס במהלך הלילה צפונה וחלף בעורפו של הגייס של קריטנדן, עד אשר תפס עמדות הגנה באגף השמאלי של חזית כוחות הצפון.
מהלך הקרב.
היום הראשון: 19 בספטמבר.
תוכנית הפעולה של בראג ב-19 בספטמבר הייתה שצבאו ישלים את חציית נחל צ'יקמוגה המערבי ויחל בתנועה דרומה אל עבר לי אנד גורדון מיל, שם, הוא האמין, נמצא אגף שמאל של ארמיית הקאמברלנד. צבא הקופדרציה יוכל אז לדחוק את הצבא הפדרלי אל עבר בקעת מק'למור, הרחק מצ'טנוגה וקווי האספקה שלהם אל נאשוויל. כאשר התוכנית נהגתה, אכן היה אגף שמאל של הצפון באזור לי אנד גורדון מיל. אולם, לפנות בוקר ב-19 בספטמבר חלף גייס XIV של ג'ורג תומאס בעורפו של גייס XXI, והאריך את קו החזית של הצבא הפדרלי צפונה מעבר לעמדותיו של צבא הקונפדרציה.
לאחר עלות השחר שלח תומאס דיוויזיה אחת מזרחה, בחיפוש אחר בריגדה של הקונפדרציה, בעקבות ידיעות שגויות על יחידה מבודדת של הקונפדרציה ממערב לנחל צ'יקמוגה. הדיוויזיה נתקלה ביחידות פרשים של הקונפדרציה אשר הגנו על האגף האחורי של צבאו של בראג. הקרב שהתלקח במקום שאב לתוכו את שני הצבאות. במהלך היום שלחו שני המפקדים עוד ועוד כוחות אל הזירה. האבדות היו כבדות, אולם אף אחד מן הצדדים לא זכה ביתרון משמעותי במאבק שהתחולל בשטח הסבוך ובשדות הקטנים ממערב לנחל. עם רדת החשיכה שכך הקרב והצבאות נפרדו, אולם שני הצדדים החלו להתכונן ללחימה שתפרוץ שוב עם שחר.
היום השני: 20 בספטמבר.
במהלך הלילה חיזק רוזקרנס את עמדותיו על ידי בניית מתרסים עשויים מגזעי עץ, והתכונן לקרב הגנה מתואם למחרת היום. באותן שעות תכנן בראג התקפה מתואמת ומדורגת, אשר תחל באגף ימין של הקונפדרציה, ותדחוק בשלבים את צבא הצפון דרומה. מטרתו הייתה להרחיק את צבא הצפון מדרכי הנסיגה אל עבר צ'טנוגה – דרך רוזוויל ומעבר מק'פארלנד, שתי הדרכים היחידות שחצו את מישיונרי רידג' לכיוון צפון מערב. במהלך הלילה הגיע הגייס של לוטננט ג'נרל ג'יימס לונגסטריט לתגבר את צבאו של בראג. הגעתו אפשרה לבראג לחלק את חמשת גייסות הרגלים שלו לשני אגפים. אגף שמאל בפיקוד לונגסטריט עם שש דיוויזיות, ואגף ימין בפיקוד פולק, עם חמש דיוויזיות. על הגייס של ד'ה' היל, אשר היה כפוף לפולק, הוטלה המשימה לפתוח במתקפה עם שחר בבוקר 20 בספטמבר. אולם, עבודת מטה לקויה גרמה לכך שהפקודה לא הגיעה אל היל, והוא למד על תפקידו החשוב בקרב רק בשעות הבוקר המוקדמות. חוסר יוזמה מצידו גרם לכך שההתקפה נדחתה לשעות הבוקר המאוחרות.
כאשר החלה סוף סוף ההתקפה של היל באגף ימין, באיחור של ארבע שעות, חדרה אחת הדיוויזיות שלו כמה מאות מטרים אל עורף אגף שמאל של הצפון, אך נהדפה בידי תגבורות שהוחשו למקום. בכל המקומות האחרים תקפו חיילי הקונפדרציה ללא הצלחה את קווי ההגנה הנחושים של תומאס. אחת מן הדיוויזיות של לונגסטריט, אשר תקפה מעט אחרי ההתקפה של היל, לא הצליחה גם היא לפרוץ את קווי ההגנה של הקונפדרציה.
מעט מדרום לדרך ברוד'רטון, היו שלוש דיוויזיות של ג'ון בל הוד, מן האגף השמאלי של לונגסטריט, ערוכות במבנה טורי, והמתינו עד 11:00 לפני שפתחו בהתקפה. למזלן, הן תקפו בגזרה צרה שהייתה נטושה באופן זמני על יד כוחות הצפון, ופרצו את קווי ההגנה של הצפון.
הפער בקווי ההגנה של הצפון היה תוצאה של סדרה מורכבת של אירועים שהתפתחה כול אותו הבוקר. עוד לפני שהחלה התקפת הקונפדרציה באגף שמאל של צבא הצפון, ביקש תומאס תגבורות. לנוכח ההתקפה באגף שמאל, גם תומאס וגם רוזקרנס הורו ליחידות מצבא הצפון מאגף ימין והמרכז לנוע צפונה לתגבור אגף שמאל. כתוצאה מתנועות אלה האמין רוזקרנס כי נוצר פער בקווי ההגנה שלו באזור המרכז-ימין, והורה לבריגדיר ג'נרל תומאס ווד לנוע צפונה על מנת לסגור אותו. למעשה, לא היה פער כלל בקווי ההגנה, עד אשר תנועתו של ווד צפונה יצרה אותו. מק'קוק התכונן אומנם לתפוס את העמדה שפינה ווד, אולם ההתקפה של הגייס של הוד הקדימה אותו ופרצה את קווי הצפון, מפצלת את כוחות הצפון לשניים.