V době vypuknutí konfliktu mezi Severem a Jihem USA přešla řada důstojníků ke Konfederaci. On sám jakožto jeden z nejlepších ženijních důstojníků Armády USA, byl ochoten zůstat v armádě Unie, ale jen za předpokladu, že jeho rodný stát Virginie zůstane součástí Unie. Vrchní velitel armády Unie, generál Winfield Scott, jej považoval za svého oblíbence i za nejschopnějšího důstojníka a svého nástupce. To sdělil také prezidentu Lincolnovi. Získal takovou důvěru, že se od generála Scotta dozvěděl veškeré plány, jak Unie hodlá postupovat v boji proti vojskům Konfederace. Ještě týden po vypuknutí bojů mezi oběma stranami setrvával po boku generála Scotta a dalších vojenských představitelů Unie a podrobně se tak seznámil se strategickou koncepcí postupu vojsk Unie i s jeho variantami. 18. dubna 1861 padl Fort Sumter a Lee poté odmítl nabídku na nejvyšší velitelský post Unie. O dva dny později odešel ze služeb ozbrojených sil Severu a 23. dubna 1861 převzal velení nad vojsky Konfederace, což byl pro vojenské velení Unie skutečný šok. V této funkci zůstal po celou dobu americké občanské války až do konečné bitvy u Appomattoxu, po níž 9. dubna 1865 podepsal kapitulační listinu.