Ao fim de setembro, o general Bragg ainda travava uma luta intensa para manter os federais longe da cidade de Chattanooga. Ele moveu o Exército confederado do Tennessee para se interpor entre o general Rosecrans e a cidade. Uma das divisões de Longstreet, sob comando do general Hood, foi a primeira a chegar na luta, detendo uma contra-ofensiva da União. Quando Longstreet chegou, Bragg colocou ele no comando do flanco esquerdo. O general unionista Leonidas Polk deveria ter acatado Longstreet imediatamente, mas havia confusão em suas linhas e a falta de coordenação atrapalhou seus planos. Longstreet tomou proveito da situação e ordenou que as divisões dos generais Bushrod Johnson e Thomas C. Hindman explorassem a abertura nas linhas federais, forçando o recuo destes. Longstreet tentou atacar as linhas da União, mas não recebeu apoio de Bragg e assim os federais conseguiram fugir. Embora os confederados tenham, no final, vencido a Batalha de Chickamauga, o Exército de Cumberland da União conseguiu fugir para lutar outro dia. Bragg continuou a dar batalha, sendo derrotado por Grant e Rosecrans no Cerco de Chattanooga em novembro. Ainda assim, a vitória em Chickamauga foi o maior triunfo confederado no Teatro Ocidental e Longstreet recebeu muitos elogios por seu comando.