Nach Ausbruch des Sezessionskrieges erhielt Banks wie zahlreiche andere Politiker auch von Präsident Abraham Lincoln das Angebot, als Offizier in die Unionsarmee einzutreten. Banks' Beliebtheit bei der Wählerbasis und sein Organisationstalent wurden sogar so hoch eingeschätzt, dass er mit Wirkung vom 16. Mai 1861 zu einem von zunächst nur drei Generalmajoren des Freiwilligenheeres ("Major General of Volunteers") ernannt wurde. Seinen ersten Fronteinsatz erlebte Banks Anfang 1862 als Befehlshaber im Shenandoahtal. Hier wurde er jedoch unter erniedrigenden Umständen von seinem konföderierten Gegenspieler "Stonewall" Jackson vernichtend geschlagen und musste sich über den Potomac zurückziehen. Auch als Befehlshaber eines Korps der kurzlebigen Army of Virginia unter General John Pope blieb Banks weiterhin glücklos und verlor am 9. August 1862 die Schlacht am Cedar Mountain.