В июле 1779 года снова прибыл в Америку. Весной 1780 года, вместе с Клинтоном, вторично осадил и взял Чарльстон. 16 августа нанёс поражение генералу Гейтсу при Камдене. В результате этой победы англичане смогли установить относительный контроль над Южной Каролиной. Но 15 марта 1781 года ему не удалось разбить армию генерала Грина в при Гилфорд-Кортхауз в Северной Каролине. После этой битвы Корнуоллис оставил территорию обеих Каролин, кроме Чарльстона, и ушёл в Виргинию. Под натиском превосходящих сил Континентальной армии Вашингтона и французской армии генерала Рошамбо отступил к Йорктауну, где 27 сентября был осаждён и уже 19 октября капитулировал, вместе с 9-тысячной армией.