Williamson taastus õigel ajal, et osaleda Vicksburgi kampaanias ja järgmisel Vicksburgi piiramises. Pärast linna langemist võttis ta 1863. aasta septembrini üle 15. korpuse 1. diviisi 3. brigaadi juhtimise. Seejärel juhtis ta Chattanooga lahingus 15. korpuse 1. diviisi 2. brigaadi. Williamson'i diviis, mida juhtis Peter J. Osterhaus, oli ajutiselt seotud Joseph Hookeri vägedega ja osales Lookout Mountain'i lahingus.
- Jah. Diviis pöördus tagasi Tennessee armee juurde ja Williamson juhtis Atlanta kampaania ajal 2. brigaadi. Jonesborough' lahingus sai ta käes haavata. 19. detsembril 1864 edutati ta USA vabatahtlike brigadiergeneraaliks, 13. jaanuaril 1865 täies vormis brigadiergeneraaliks ja 13. märtsil 1865 vabatahtlike majorgeneraaliks. Lühidalt 1865. aasta suvel oli ta St. Louisi piirkonna komandör ja 24. augustil 1865. aastal oli ta vabatahtliku teenistusest välja kutsutud, kuid oli inspekteerimisel sõjaväe postitustel Läänes ja ei saanud teada enne, kui ta 1865. aasta oktoobris tagasi tuli.