1 сентября 1862 года в сражении при Шантильи погиб генерал Филип Карни, командир 1-й дивизии III корпуса Потомакской армии, и 10 сентября Стоунман был назначен на его место, сдав свою кавалерийскую дивизию Альфреду Плезонтону. Корпус сильно пострадал в боях на Полуострове, поэтому не участвовал в Мерилендской кампании. В конце октября Макклеллан начал новое наступление, перешёл реку Потомак и направился на Уоррентон. Стоунман командовал кавалерийским отрядом в 9 или 10 тыс. человек. Они перешли Потомак около Лисберга. В этом городе Стоунман разметил свой штаб и оттуда вел наблюдение за противником в Лоудонской долине. В конце октября Макклеллан был отстранен от командования и 9 ноября попрощался с офицерами своей армии. Бен Фулер Фордней писал: «Это был сложный момент для Стоунмана, который расставался со своим одноклассником. Макклеллан вызвал его в Западную Вирджинию для успешной кампании 1861 года, отправил его на Полуостров и дал ему дивизию. Стоунман мог чувствовать, что если бы он остановил Стюарта во время его мерилендского и пенсильванского рейда, Макклелан мог бы не оказаться в таком сложном положении».