Birney kæmpede i Andet slag ved Bull Run til støtte for generalmajor John Popes Army of Virginia. Da Kearny blev dræbt i dette slag, overtog Birney kommandoen over hans division. Divisionen var stationeret i Washington, D.C. under Slaget ved Antietam, men hans division vendte tilbage til Army of the Potomac i Slaget ved Fredericksburg. Der stødte han igen på problemer med den militære disciplin, denne gang for efter sigende at have afslået at støtte generalmajor George G. Meades divisions angreb på venstre flanke af Unionens linje. Han blev imidlertid komplimenteret i kommandøren for III Korps' officielle rapport for "den fine måde, hvorpå han håndterede sin division" samme dag, og for anden gang undgik han straf. Birney førte sin division i svær kamp i Slaget ved Chancellorsville, hvor den havde større tab (1.607) end nogen anden division i hæren. Som følge af hans udmærkede indsats ved Chancellorsville blev han forfremmet til generalmajor den 20. maj 1863.