Cooper retraite avec les forces de l'Union au nord de la rivière Ohio à la fin de , pour se regrouper. En , il rejoint les forces de l'Union à Nashville. Au cours de la bataille de Stones River au début de , Cooper et le 6th accompagnent un train d'approvisionnement de Nashville jusqu'aux lignes de front dans Murfreesboro, et repoussent une tentative de Joseph Wheeler de capturer le ravitaillement. Cooper a une escarmouche avec les forces confédérées à Lookout Mountain pendant les dernières phases de la bataille de Chickamauga en , et prend part à la campagne de Knoxville à la fin de 1863 et au début de 1864. En , Cooper commande la troisième brigade à la bataille de Resaca en Géorgie, où son unité subit de pertes. Il prend part par la suite à la campagne d'Atlanta du général William T. Sherman.