Si des doutes subsistent quant à l'égalité de la cavalerie de l'Union avec son homologue du Sud, ils sont dissipés au cours de la campagne de l'Overland d'Ulysses S. Grant. Le corps de cavalerie, désormais composé de quatre divisions, est placé sous le commandement du fougueux Phillip Sheridan. Dans les premières étapes de la campagne, il engage la cavalerie de Stuart lors d'une série de batailles féroces et sanglantes, tuant le général Stuart à Yellow Tavern. Le successeur de Stuart, Wade Hampton, s'avère être aussi un adversaire redoutable lors des batailles de Haw's Shop, Old Church, Trevilian Station, et la bataille de Mary's Church. La cavalerie de l'Union passe la plupart de la campagne de Petersburg à essayer de couper les lignes de chemin de fer entre Petersburg et Richmond. Le gros de la cavalerie est envoyé sous les ordres de Sheridan pour rejoindre l'armée de la Shenandoah au cours de la campagne de Sheridan contre Jubal Early pendant l'été 1864 (voir les campagnes de la vallée de 1864).