В том же апреле он перевёлся в Потомакскую армию, где был сформирован Инженерный корпус под командованием Эндрю Хэмфриза. Инженеры этого корпуса должны были обеспечивать карты для наступления федеральной армии на Ричмонд (в ходе Кампании ан полуострове). В сентябре Уилсон стал адъютантом при главнокомандующем Джордже Макклеллане и присутствовал на поле боя сражений при Южной горе 14 сентября и при Энтитеме 17 сентября.