Maintenant en mesure de reprendre son service, Anderson reprend le commandement de sa brigade à temps pour la campagne du Maryland. Il combat lors de la bataille de South Montain, avant de marcher dans la vallée de Cumberland vers Sharpsburg, Maryland, lorsque l'armée de Virginie du Nord se concentre. Au cours de la bataille d'Antietam, les vétérans de Caroline du Nord d'Anderson défendent une partie de la Sunken Road (connue sous le nom de ) contre les attaques répétées de l'Union. Une balle Minié frappe Anderson près de sa cheville, le blessant gravement. Anderson est transporté à Shepherdstown, puis par wagon dans la vallée de la Shenandoah jusqu'à Staunton, en Virginie, pour récupérer. Il est finalement transporté par train à Raleigh, Caroline du Nord, où il meurt à la suite de l'amputation du pied infecté. Il succombe à ses blessures un mois et demi plus tard.