Pada tahun 1862, Vance ditunjuk sebagai Wakil Asisten Jenderal untuk Jenderal William Rosecrans selama Kampanye Tullahoma. Dia berperang di Pertempuran Farmington selama Pengepungan Korintus. Vance kemudian ditugaskan untuk memimpin Bardstown, Kentucky dari Oktober 1862 hingga Januari 1863, mempertahankannya dari serangan kavaleri Konfederasi. Pada bulan Maret, Vance dipromosikan menjadi Asisten Inspektur Jenderal Brigade ke-2, Divisi ke-2, Korps XX sampai Oktober. Dia bertempur dengan resimen di Liberty Gap dan Chickamauga, yang disebutkan dalam surat-surat oleh Jenderal William Carlin untuk tindakannya selama keterlibatan terakhir. Carlin menunjuk Vance sebagai Aide-de-Camp, di mana ia melayani sampai Juli 1864. Dia bertempur dengan Carlin di Lookout Mountain, Missionary Ridge, Resaca
, dan Kennesaw Mountain.