Wadsworth's division's første prøve i kamp under hans kommando var i Slaget ved Chancellorsville i maj 1863. Hans havde en usikker start da han manøvrerede sine tropper over Rappahannock floden nedenfor Fredericksburg og det endte med at de kun tog mindre del i slaget. Hans indsats i Slaget ved Gettysburg var langt mere betydningsfuld. Hans division ankom i fortroppen af John F. Reynolds's I Korps den 1. juli 1863, og var en stor del af byrden af Sydstatshærens voldsomme angreb den morgen og eftermiddag. De holdt ud mod angreb både fra vest og nord, hvilket gav Army of the Potomac tid til at bringe tilstrækkelige styrker frem til at kunne holde det højereliggende terræn syd for byen og til sidst vinde slaget. Da divisionen hastigt trak sig tilbage gennem byen til Cemetery Hill sidst på eftermiddagen, havde den lidt tab på over 50%. Trods disse tab sendte Wadsworth to regimenter af sted for at forstærke forsvaret af Culp's Hill på slaget 2. dag.