Regjeringen erstattet Buell med Rosecrans da vinteren satte inn. Rosecrans rykket frem mot Bragg ved Murfreesboro rett etter jul etter en periode med å forsyne og trene hæren sin i Nashville. Bragg overrasket Rosecrans i slaget ved Stones River med et kraftig angrep den 31. desember. Dette presset unionsstyrkene tilbake til en liten perimeter mot Tennessee-elva. Den 2. januar 1863 ble ytterligere forsøk på å angripe Rosecrans alvorlig slått tilbake, og Bragg trakk seg tilbake sørøstover til Tullahoma. Tapstallene ved Stones River (rundt 12 000 på hver side) var de proporsjonalt største i krigen. Braggs trussel mot Kentucky var beseiret da felttoget var slutt, og han oppga i praksis kontroll over det midtre Tennessee.