Pada tanggal 31 Mei, ketika pasukan Grant sekali lagi bergerak di sisi kanan pasukan Lee, kavaleri Union merebut persimpangan jalan Old Cold Harbor, sekitar 10 mil timur laut ibu kota Konfederasi Richmond, Virginia, menahannya dari serangan Konfederasi hingga infanteri Union tiba.Baik Grant maupun Lee, yang pasukannya menderita banyak korban dalam Kampanye Darat, menerima bala bantuan.Pada malam tanggal 1 Juni, Korps Union VI dan Korps XVIII tiba dan menyerang pekerjaan Konfederasi di sebelah barat persimpangan jalan dengan cukup berhasil.Pada tanggal 2 Juni, sisa pasukan kedua tiba dan Konfederasi membangun serangkaian benteng yang rumit sepanjang 7 mil.Saat fajar tanggal 3 Juni, tiga korps Union menyerang pekerjaan Konfederasi di ujung selatan garis dan dengan mudah berhasil dipukul mundur dengan banyak korban jiwa.Upaya untuk menyerang ujung utara garis dan melanjutkan serangan di ujung selatan tidak berhasil.Pertempuran tersebut menyebabkan peningkatan sentimen anti-perang di negara-negara bagian Utara.Grant dikenal sebagai "tukang daging yang meraba-raba" karena keputusannya yang buruk.Hal ini juga menurunkan moral pasukannya yang tersisa.Namun kampanye tersebut telah memenuhi tujuan Grant—meskipun serangannya terhadap Cold Harbor tidak disengaja, Lee telah kehilangan inisiatif dan terpaksa mencurahkan perhatiannya pada pertahanan Richmond dan Petersburg.Grant berkata tentang pertempuran itu dalam Personal Memoirs -nya, "Saya selalu menyesal bahwa serangan terakhir di Cold Harbor pernah dilakukan. ... Tidak ada keuntungan apa pun yang diperoleh untuk mengkompensasi kerugian besar yang kami derita."Tentara saling berhadapan di garis ini sampai malam tanggal 12 Juni, ketika Grant kembali maju melalui sayap kirinya, berbaris ke Sungai James.Pada tahap terakhir, Lee menempatkan pasukannya di Petersburg yang terkepung sebelum akhirnya mundur ke barat melintasi Virginia.