Hän osallistui 1864 Overland-sotaretkeen komentamalla yhtä kenraalimajuri Richard S. Ewellin divisioonaa, ja taisteli Wildernessissä ja Spotsylvianian käräjätalolla, jossa onnistui kääntämään takaisin unionin massiivisen hyökkäyksen. Hän lähti Earlyn kanssa taistelemaan Valley-sotaretkeen 1864 ja haavoittui Shepherdstownissa Länsi-Virginiassa. Kolmannessa Winchesterin taistelussa Gordon oli kauhuissaan löytäessään vaimonsa seuraamassa taistelua kadulla, jossa lenteli musketinkuulia ja luoteja. Sodan loppuun saakka hän komensi Pohjois-Virginian armeijan toista armeijakuntaa. Hän johti konfederaation rintamaa Petersburgin piirityksessä ja Fort Shedmanin valloitusta vuonna 1864. 12. huhtikuuta 1865 Gordon joukkoineen antautui kenraali Joshua Chamberlainille, joka toimi kenraaliluutnantti Ulysses S. Grantin alaisena.