Lorsque la guerre de Sécession éclate en 1861, Fuller choisit de suivre son État d'origine et la cause unioniste. Il reçoit l'ordre de former des soldats à Grafton, en Virginie, qui est actuellement dans le comté de Taylor, en Virginie-Occidentale. Il est également brièvement membre de l'état-major du brigadier général Charles W. Hill. Le , Fuller est responsable du commandement du 27th Ohio Infantry avec le grade de colonel. Fuller et le 27th, servent en premier, dans le Missouri, sous les ordres des brigadiers généraux John Pope et David Hunter. Lui et son commandement participent ensuite aux efforts de Pope à New Madrid le , puis la bataille de l'Île numéro dix, du au .