Pettus, et son commandement prennent part lors de la campagne d'Atlanta de 1864, combattant lors des batailles de Kennesaw Mountain le , d'Atlanta le 22 juillet, et de Jonesborough du au . À partir du , il conduit provisoirement une division de l'armée du Tennessee. Par la suite, lors de la campagne des Carolines de 1865, Pettus est envoyé pour défendre Columbia, en Caroline du Sud, et participe à la bataille de Bentonville du 19 au 21 mars. Pettus est blessé dans ce combat, touché à la jambe droite, peut-être une blessure auto-infligée, selon certaines sources, au cours de la première journée de la bataille. Le , il est libéré sur parole à Salisbury, en Caroline du Nord, et, après que la reddition de la Confédération à Appomattox, Pettus est gracié par le gouvernement des États-Unis le 20 octobre.