Er befehligte ab dem 30. Juni 1862 als Nachfolger von John C. Frémont das I. Korps der Virginia-Armee, wobei Carl Schurz einer seiner Divisionskommandeure war. Sigel nahm unter General John Pope an dessen Nord-Virginia-Feldzug teil und kämpfte in der zweiten Schlacht am Bull Run, in der er an der Hand verwundet wurde. Ab dem 12. September 1862 wurde sein Korps als XI. Korps in die Potomac Armee integriert. Das Korps hatte seinen ersten Einsatz aber erst unter seinem Nachfolger Oliver Otis Howard, der keine Bezüge zu Deutschland hatte und deshalb im Korps einen schweren Stand hatte. Es erlitt eine schwere Niederlage in der Schlacht bei Chancellorsville im Mai 1863 gegen Stonewall Jackson. Einen Einsatz bei der vorhergehenden Schlacht von Fredericksburg hatte das Korps verpasst, da es unter seinem damaligen Kommandierenden General Sigel – er kommandierte sogar die „Grand Reserve Division“ aus dem XI. und XII. Korps unter General Burnside – zu spät kam. Sigel hatte unter Intrigen anderer Unionsgeneräle zu leiden und reichte dreimal ein Rücktrittsgesuch ein, das schließlich im Februar 1863 akzeptiert wurde.