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 drugo bitko pri Ream's Station
Walker je bil obkoljen in ujet s strani 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.