En , Kimball est relevé de ses fonctions dans le département de l'Arkansas et reçoit l'ordre de rendre compte à William T. Sherman, qui devient un ami très proche. Kimball est en service détaché sous Sherman jusqu'en , lorsqu'il reçoit le commandement d'une brigade dans le corps au début de la campagne d'Atlanta. À la suite de la bataille de Peachtree Creek en juillet, Kimball prend le commandement d'une division dans le même corps.