Barnard est nommé ingénieur en chef des armées en campagne avec sa nomination dans l'état-major du général Grant. Il reste à ce poste pendant du siège de Petersburg, y compris lors de la capture de , de la bataille de Hatcher's Run et de l'assaut final sur Petersburg, jusqu'à la reddition de l'armée de Virginie du Nord à Appomattox, en Virginie, le .