Hij werd aangesteld als generaal-majoor van de Pennsylvania volunteers en nam het commando op zich van het Department of Pennsylvania en het Army of the Shenandoah. In 1861 kreeg hij van Winfield Scott, nu opperbevelhebber van de Noordelijke legers, een vaag omschreven bevel om Harpers Ferry in te nemen. Hij slaagde er niet in om deze orders uit te voeren. Hoewel hij de overwinning behaalde na de Slag bij Hoke's Run kon hij het Zuidelijke leger van brigadegeneraal Joseph E. Johnston niet tegenhouden die vanuit Winchester oprukte. Dit zou de doorslag geven in het voordeel van de Zuidelijken tijdens de Eerste Slag bij Bull Run. Patterson werd eind juli eervol ontslagen uit het leger.