Nach der Niederlage der Nordstaaten in der Schlacht am Chickamauga im September 1863 erhielt Hooker den Oberbefehl über zwei Korps der Potomac-Armee und wurde mit ihnen nach Tennessee entsandt. Während der Kämpfe um das belagerte Chattanooga gelang ihm am 24. November 1863 in der sogenannten „Schlacht über den Wolken“ die Erstürmung des Lookout Mountain, eines weithin bekannten und strategisch wichtigen Aussichtspunktes. Die Truppen unter Hookers Kommando wurden Anfang 1864 zum XX. Korps zusammengefasst, an dessen Spitze er an Shermans Atlanta-Feldzug teilnahm. Als Sherman jedoch nach dem Tode von General James B. McPherson nicht Hooker, sondern den rangjüngeren Oliver Otis Howard zu dessen Nachfolger als Oberbefehlshaber der Tennessee-Armee ernannte, bat Hooker Ende Juli um seine Ablösung. Vom 1. Oktober 1864 bis zum Kriegsende befehligte er das aus einigen Staaten des östlichen Mittelwestens bestehende "Northern Department" mit Sitz in Cincinnati.