Se alistaron en una unidad de Misuri en Saint Paul, Minnesota, a pesar de ser de Minnesota. Clayton aseguró haber luchado en dieciocho batallas. Las fuentes de después de la guerra informan que sirvió en unidades de caballería y de artillería, e indican que fue herida en batalla; de acuerdo con sus declaraciones posteriores esto ocurrió en la Batalla de Fort Donelson. Las mismas cuentas la describen como "muy alta, masculina, bronceada por el sol". Además fue capaz de pasar convincentemente por hombre debido a "su andar masculino" y "porte erguido y marcial", así como por la adopción de vicios entonces varoniles como beber, fumar, mascar tabaco, jurar, y apostar en el juego de cartas. En el servicio, se mostró "un caballero consumado" y un "espadachín de capital". Se informó que luchó en la Batalla de Shiloh en abril de 1862. En diciembre de 1862, luchó en la Batalla de Stones River, donde su marido cayó muerto. Los artículos periodísticos informaron que ella no se detuvo, y pasó sobre su cuerpo para continuar con la carga.