Отбросив Пембертона и загнав его войска обратно в Виксберг, Грант мог либо штурмовать город, либо вынудить противника выйти на открытое пространство. В течение зимы 1862 года Пембертон возвел вокруг Виксберга 11 км оборонительных укреплений, в том числе большие форты, стрелковые ячейки и орудийные позиции вдоль отвесных берегов. Он создал запасы продовольствия на 60 дней, которых, как он считал, будет вполне достаточно, чтобы Джонстон с войсками мог прийти на помощь городу.
Однако в мае 1863 года Пембертон попался в ловушку. Его солдаты были больны и деморализованы, а после неудач последних недель их вера в своего командующего в значительной степени исчерпала себя. Находившийся в тылу Гранта, в 48 км восточнее, Джонстон отдал Пембертону приказ эвакуировать город. Однако Пембертон и подчиненные ему командиры пришли к выводу, что боевой дух армия слишком низкий, чтобы можно было попробовать предпринять попытку прорыва. Но вместо того чтобы сообщить наверх о своей мрачной оценке ситуации, он отправил Джонстону послание, написанное решительным тоном: «Я решил удерживать Виксберг как можно дольше». Грант знал, что войска противника деморализованы. Однако теперь, когда северяне восстановили свои линии снабжения, и жизнь в лагере была хорошо налажена, главной опасностью для войск Союза стала излишняя самонадеянность. Виксберг был окружен 24 км осадных позиций северян с Шерманом на севере, МакФерсоном в центре и МакКлернандом на юге. Канонерские лодки Портера контролировали реки. Однако начатая Грантом 19 мая, на следующий день после того, как он достиг Виксберга, атака на позиции южан закончилась неудачей, разбившись о сильные укрепления противника.
После этого Грант спланировал массированную атаку, которая была организована лучше. Утром 22 мая его пушки открыли шквальный огонь. В 10:00 солдаты всех трех армейских корпусов атаковали через открытое пространство. На фронте северянам удалось добраться до позиций южан, но они не смогли прорвать их, несмотря на то, что в течение двух часов удерживали форт. Когда МакКлернанд сообщил о прорыве и запросил у Гранта подкреплений, оказалось, что его доклад основывается на ложной информации. Отправка подкреплений привела лишь к увеличению потерь северян. Это окончательно убедило Гранта, что МакКлернанд не способен командовать корпусом. От секретаря по военным делам Эдвина Стентона Грант получил полномочия отстранять от должности любого, кто мешает ему командовать армией. Теперь этот момент наступил.