למרות פציעתו חזר פאוול לשירות פעיל בתוך מספר חודשים. על פי הוראתו של גנרל גרנט קיבלה אמה פאוול הרשאה לשהות עם בעלה בכל מקום אליו ישלח, וכך אפשר לו להמשיך לשרת במקומות שבהם הידע שלו בהנדסה ובארטילריה היו נחוצים. במהלך המערכה על ויקסבורג, בחודשים מאי-יוני 1863 השתתפה הסוללה של פאוול בקרב צ'מפיון היל (Battle of Champion Hill), בקרב גשר ביג בלק ריוור (Battle of Big Black River Bridge) ולבסוף בקרב המכריע, המצור על ויקסבורג (Siege of Vicksburg). כגאולוג בנשמתו הוא בחן סלעים גם בהיותו בחפירות ואסף קונכיות של מאובנים שהוצגו אחר-כך במוזיאון המדינה של אילינוי. בשלהי 1863 מונה פאוול למפקח על הארטילריה בארמייה של טנסי. הוא קודם לדרגת מייג'ור (רב-סרן) ופיקד על בריגדת הארטילריה של הקורפוס ה-17 של הארמייה והשתתף במערכה על אטלנטה. לאחר כיבוש אטלנטה הוא צורף לארמייה של גנרל ג'ורג' הנרי תומאס והשתתף בקרב נאשוויל (דצמבר 1864) שבו הובס הצבא המערבי של קונפדרציית המדינות של אמריקה כליל.