À partir d' jusqu'en , Brannan est chef de l'artillerie du département du Cumberland, où il supervise les défenses à Chattanooga. Il participe à la bataille de Missionary Ridge et à la campagne d'Atlanta où il participe à la bataille de Resaca, à la bataille de Dallas, et la bataille de Kennesaw Mountain. Il est aussi présent au siège et la reddition d'Atlanta. Il est breveté major général dans l'armée régulière et aussi dans les forces des volontaires pour « bravoure et services méritoires lors de la campagne d'Atlanta et sur le champ de bataille pendant la Rébellion.