Den 31. maj, da Grants hær igen svingede rundt om den højre flanke af Lees hær, greb Unionens kavaleri korsvejen i Old Cold Harbor, omkring 16 miles nordøst for den konfødererede hovedstad Richmond, Virginia, og holdt den mod konfødererede angreb indtil Unionens infanteri ankom.Både Grant og Lee, hvis hære havde lidt enorme tab i Overland Campaign, modtog forstærkninger.Om aftenen den 1. juni ankom Union VI Corps og XVIII Corps og angreb de konfødererede værker vest for korsvejen med en vis succes.Den 2. juni ankom resten af ​​begge hære, og de konfødererede byggede en omfattende række befæstninger på 7 miles lang.Ved daggry den 3. juni angreb tre unionskorps de konfødererede værker på den sydlige ende af linjen og blev let slået tilbage med store tab.Forsøg på at angribe den nordlige ende af linjen og genoptage angrebene på den sydlige var mislykkede.Slaget forårsagede en stigning i anti-krigsstemningen i de nordlige stater.Grant blev kendt som den "fumlende slagter" for sine dårlige beslutninger.Det sænkede også moralen hos hans resterende tropper.Men kampagnen havde tjent Grants formål – lige så uovervejet hans angreb på Cold Harbor var, havde Lee mistet initiativet og var tvunget til at vie sin opmærksomhed til forsvaret af Richmond og Petersburg.Grant sagde om slaget i sine personlige erindringer : "Jeg har altid fortrudt, at det sidste angreb ved Cold Harbor nogensinde blev foretaget ... Ingen fordel blev opnået for at kompensere for det store tab, vi led."Hærene konfronterede hinanden på disse linjer indtil natten til den 12. juni, hvor Grant igen rykkede frem ved sin venstre flanke og marcherede til James River.I den sidste fase forskansede Lee sin hær i det belejrede Petersborg, før han til sidst trak sig tilbage mod vest over Virginia.