Renforcé par la garnison évacuée de Fort Henry, Fort Donelson était dans une situation plus forte pour défendre le cours de la Cumberland. L'attaque navale s'avérant infructueuse, les troupes terrestres de Grant, arrivées sur place, tentèrent, sans plus de succès, d'attaquer le fort par l'arrière. Le , les Confédérés commandés par le brigadier-général John Buchanan Floyd tentèrent une sortie et surprirent l'aile droite de l'Union, commandée par le brigadier-général John Alexander McClernand, qu'ils parvinrent à faire reculer, sans toutefois créer la brèche qui leur aurait permis de s'échapper. Grant reprit alors l'initiative et attaqua l'aile droite affaiblie de son adversaire. Retranché dans le fort et la ville de Dover (Tennessee), le brigadier-général confédéré Simon B. Buckner finit par répondre aux exigences de Grant (demandant purement et simplement une « reddition sans condition » en capitulant avec hommes, armes et bagages. La prise des forts Henry et Donelson constitua le premier succès significatif de l'Union et ouvrit le Tennessee et la Cumberland aux opérations de l'armée fédérale.