Durante la campaña de Vicksburg de 1863, Pettus y su regimiento fueron parte de la fuerza que defendía el control confederado del río Mississippi. Cuando se rindió la guarnición el 4 de julio, Pettus fue hecho prisionero una vez más hasta su canje el 12 de septiembre. Seis días después fue ascendido al empleo de brigadier general, y el 3 de noviembre le fue otorgado el mando de una brigada en el Ejército de Tennessee. Pettus y su brigada participaron en la campaña de Chattanooga, acuartelada en el extremo sur de la falda del Missionary Ridge el 24 de noviembre, y luchó durante la acción del día siguiente.