Longstreet ordenou que seus homens firmassem posições defensivas ao longo de toda a região de Marye's Heights, a sudoeste de Fredericksburg. Em 13 de dezembro, Burnside ordenou um ataque frontal pelas tropas federais contra as posições defensivas de Longstreet. Lee expressou preocupação sobre se as linhas de defesa confederadas conseguiriam resistir ao ataque federal, mas Longstreet, confiante no seu planejamento, afirmou que ele só precisava ter munição o suficiente e "mataria todos [os inimigos]" antes deles sequer chegarem próximos de suas linhas. Longstreet aconselhou Lee a focar sua atenção em Jackson, cujas linhas eram mais frágeis. Mas como Longstreet previu, as defesas aguentaram. Seus homens resistiram com enorme facilidade aos sete ataques frontais dos federais contra suas posições no norte, enquanto Jackson teve mais dificuldades ao sul. O resultado da Batalha de Fredericksburg foi uma contundente vitória confederada, com a União sofrendo perdas duas vezes maiores que os sulistas. Apenas em Marye's Heights, mais de 8 mil soldados da União foram mortos ou feridos, com Longstreet perdendo menos de 1 900 homens (entre mortos, feridos ou desaparecidos). O sucesso em Fredericksburg deveu-se a vantagem do terreno dos Confederados mas também de organização, posicionamento e trabalhos de defesa, além de artilharia bem coordenada.