Polk prend part aux combats de Stones de River où sa prestation est remarquée, de Chickamauga, de Chattanooga, et lors de la campagne d'Atlanta. Lors de la bataille de Chickmauga mène un charde sans soutien contre des ouvrages de l'Union. Il commande la quatrième brigade de la deuxième division du deuxième corps de l'armée du Tennessee d' à . Il prend ensuite le commandement de la brigade éponyme de la division de Cleburne du deuxième corps de à .Il participe à la bataille de Missionary Ridge le où sa brigade repousse plusieurs progressions unionistes. Deux jours plus tard lors de la bataille de Ringgold Gap, il prend part aux actions d'arrière garde.