Et hurtigt forsøg på at storme fæstningsværkerne overbeviste Grant om, at denne metode var nytteløs, og i stedet indledte han en belejring. Den kom til at vare i 6 uger, hvorefter Pemberton overgav sig med sin hær den 4. juli 1863. Det var et knusende nederlag for Sydstaterne, idet åbningen af Mississippi i hele dens længde for Unionens flodtrafik reelt delte Sydstaterne midt over. Da unionsstyrkerne samtidig vandt Slaget ved Gettysburg betragtes dette i almindelighed som krigens vendepunkt. For sejren ved Vicksburg blev Grant forfremmet til generalmajor i den regulære hær af præsident Lincoln med virkning fra den 4. juli.