在山峰以北，戴維斯旅暫時戰勝林山德？卡勒準將所領的一旅，但在對一條切進山脊的未完成的鐵路路基附近采取行動後，因傷亡慘重而遭擊退。在山峰以南，亞瑟旅攻入鄂伯斯特樹林。瑪瑞迪斯準將所率鐵旅不費力地打敗了亞瑟旅，俘獲數百人，包含亞瑟本人在內。
7月1日夜至7月2日白天之間，兩軍其餘的步兵皆抵達戰場。聯邦軍方麵，有第二兵團、第三兵團、第五兵團、第六兵團、以及第十二兵團；聯盟國的喬治？皮克特所部，隆史崔特兵團第三師一早自錢伯斯堡起程，當日稍後抵達。
李將軍於7月2日的作戰計劃為以隆史崔特將軍的第一兵團進占有利位置後潛攻聯邦軍左翼，向北跨過耶米特斯堡公路，以動搖聯邦軍防線。然而李將軍的作戰計劃依據的情報有缺陷，史都華將軍在戰場上缺席使情況更加惡化。
李將軍希望根據7月3日以前的計劃重新展開攻擊：隆史崔特將軍攻聯邦軍左翼，而尤爾將軍攻寇普嶺。然而，在隆史崔特將軍尚未準備好之前，聯邦軍第十二軍團於拂曉對寇普嶺上的聯盟國軍施以重炮轟擊，以奪回工事。當地聯盟國軍接連發起兩波攻擊，在苦鬥七個多小時後，於上午11時左右停止攻擊。
李將軍於是被迫改變計劃，由隆史崔特將軍指揮轄下由皮克特率領的弗吉尼亞師，加上由希爾兵團分出的第六旅，攻擊聯邦軍防線正中央所在，由第二兵團把守的墓園山脊。聯盟國軍於攻擊時將集中所有堪用的大小火炮轟擊敵軍各據點以削弱其防線。
下午1時左右，聯盟國軍170門加農炮同時開火，這是此戰最大規模的炮擊。波托馬克軍團為節省彈藥以應付接下來必有的步兵進攻，並未馬上開火還擊，而是等了15分鍾後才以80門左右的加農炮參戰。北弗吉尼亞軍團嚴重缺乏炮彈，且這番連續轟擊並未對聯邦軍的據點產生太大的影響。炮擊於下午3時左右停止，12500名南軍官兵跨出工事，衝向1200米以外的墓園山脊，史稱“皮克特衝鋒”。由於聯邦軍來自墓園嶺與小圓頂以北的側翼炮火猛烈，第二兵團又於聯盟國軍進逼時以毛瑟槍射擊並投擲手榴彈，攻方有近三分之一的兵員未能生還。聯邦軍的防線於一稱為“天使”的低矮石柵處，一片灌木叢的北方，曾暫時動搖斷裂，但增援部隊迅速補上缺口，擊退聯盟國軍的進攻，皮克特衝鋒是葛底斯堡戰役最後的高潮，據說此次衝鋒的令人震驚的高傷亡率甚至連李將軍都深受震撼，當部隊敗退時，李將軍策馬在傷亡慘重的子弟兵間穿梭，口中不停地說道：“這都是我的錯，弟兄們，這都是我的錯。”
7月3日發生兩場大規模騎兵遭遇戰。史都華將軍受命衛戍聯盟國軍左翼並作好擴充戰果的準備：在步兵登上墓園嶺後，側攻聯邦軍的右翼，同時打擊其輜重與通訊線路。在葛底斯堡以東5千米處，史都華將軍的騎兵部隊遭遇大衛？葛瑞格準將所部一師以及喬治？卡斯特之旅，在馬背上打出了一場傳奇性的戰爭，包括馬背上的徒手肉搏。卡斯特率領密歇根第一騎兵隊衝鋒陷陣，牽製住韋德？漢普頓所部一旅，阻擋史都華將軍達成迂回敵後建功的目標。在皮克特衝鋒之後，米德司令命賈森？基爾派崔克準將對隆史崔特兵團位於大圓頂西南方的各步兵據點發動騎兵攻擊。
雙方大軍於7月4日在這片血腥的戰場上相互對峙一天。同日，維克斯堡戰役結束，聯盟國軍向格蘭特將軍請降。李將軍改組其戰線，轉為防禦態勢，希望米德將軍進攻。
7月4日，北弗吉尼亞軍團於滂沱大雨中沿哈吉斯城公路撤離葛底斯堡。戰鬥結束，聯盟國軍轉進弗吉尼亞州。米德司令的波托馬克軍團尾隨追擊，以為最多在半途便可截獲敵方主力。大雨吞沒了波托馬克河，將李將軍的大軍困在河流北岸。但當聯邦軍主力趕到時，聯盟國軍已作好渡河準備。7月14日於瀑布區的斷後作戰為葛底斯堡戰役最後一役，為長長的死傷名單再添一筆，包括傷重不治的培提古魯將軍。