Grant planlagde at få Shermans Army of the Tennessee, bistået af Army of the Cumberland, til at angribe den nordlige ende af Missionary Ridge, som forberedelse til at rulle ned ad fjendens højre flanke. Den 23. november overraskede generalmajor George Henry Thomas fjenden i dagslys, fremrykkede Unionens linjer og tog Orchard Knob, mellem Chattanooga og højderyggen. Næste dag lykkedes det ikke Sherman at nå toppen af Missionary Ridge, som var nøglen til Grants slagplan. Hookers styrker tog
Lookout Mountain bruger en genial manøvre til at flankere fjenden, med uventet succes. Den 25. beordrede Grant generalmajor George Henry Thomas til at rykke frem til riflegruben ved Missionary i et forsøg på at hjælpe Sherman, efter at Shermans hær ikke havde formået at tage Missionary Ridge fra nordøst. Fire divisioner fra Army of the Cumberland, med den centrale to ledet af generalmajor Philip Sheridan og brigadegeneral Thomas J. Wood, jagede konfødererede ud af riflegruben på basen og fortsatte mod ordrer op ad 45 graders skråning og indtog de konfødererede forankringer langs toppen, hvilket tvang en hastig tilbagetog. Det afgørende slag gav Unionens kontrol over Tennessee og åbnede Georgia, Sydstaternes hjerte, for Unionens invasion. Grant fik en enorm fuldblods hest, "Cincinnati", af en taknemmelig beundrer i St. Louis.