Po obsežni reorganizaciji v zimskem obdobju 1863-1864, so se Walker in Potomaška vojska borili v kopenskem pohodu do maja in junija 1864. Bitka pri Cold Harboru v začetku junija je povzročila veliko škode v II. korpusu, Walker pa se je med bitko poškodoval v kolenu. V naslednjem Richmond-Petersburškem pohodu je bil Walker imenovan za brevetnega polkovnika. Vendar pa je 25. avgusta 1864, ko je šel iskat generalmajorja Johna Gibbona na fronto med
V drugi bitki za Ream's Station je bil Walker obkoljen in zajet od 11. georgijske pešadije. 27. avgusta je Walkeru uspelo zbežati iz korakajoče kolonije zapornikov z drugim zapornikom, vendar ga je ponovno ujel 51. pehotna enota Severne Karoline, potem ko je poskusil plavati čez reko Appomattox in se skoraj utopil. Ko so ga zaprli v Petersburgu, so ga premestili v zloglasni zapor Libby v Richmondu, kjer je bil tudi njegov starejši brat. Oktobra 1864 je bil Walker izpuščen skupaj s tridesetimi drugimi zaporniki kot del izmenjave.