Cheatham poursuit en tant que commandant de division sous les ordres de Bragg lors de la bataille de Chickamauga et, à la suite de cette rare victoire confédérée dans l'ouest, lors des batailles autour de Chattanooga, dont Missionary Ridge, où Bragg est défait par Grant. Il aide à bloquer l'armée de l'Union aux dernières heures de la bataille.