Thomas został szybko awansowany do stopnia podpułkownika (25 kwietnia 1861), pułkownika (3 maja) regularnej armii i generała brygadiera formacji ochotniczych (17 sierpnia). Dowodził brygadą w pierwszej bitwie pod Bull Run w Dolinie Shenandoah, ale wszystkie dalsze przydziały wiązały go z zachodnim teatrem działań. Stojąc na czele niezależnych sił we wschodnim Kentucky, 18 stycznia 1862 roku pod Mill Springs pobił konfederackich generałów Crittendena i Zollicoffera, odnosząc pierwsze znaczące zwycięstwo unionistów w tej wojnie, odbierając konfederatom przewagę w Kentucky i podnosząc morale żołnierzy Unii.