En un momento crucial, la división del mayor general A. P. Hill llegó procedente de Harpers Ferry.

No obstante las abundantes fuerzas en reserva con las que contaba McClellan y que podrían haber sido desplegadas para lograr éxitos localizados, McClellan fracasó en el intento de destruir el ejército de Lee.

Sin embargo, la invasión de Maryland por Lee quedó detenida, aunque este pudo retirarse a Virginia sin oposición por parte del cauteloso McClellan.

Sin embargo, para la batalla de Antietam las bajas en combate, enfermedades y deserciones habían reducido este número a aproximadamente 35 000.

El vado situado en Williamsport estaba unos 15 kilómetros al noroeste de Sharpsburg y había sido utilizado por Jackson en su camino a Harpers Ferry.

El puente inferior (que fue llamado Burnside Bridge tras la batalla) estaba dominado por los confederados.

La lucha causó importantes bajas en ambos bandos y fue descrita por el coronel Lee como "un infierno de artillería" (artillery Hell en inglés).

La Brigada confederada se retiró tras estar expuesta al duro fuego devuelto por la Iron Brigade y Starke fue herido de muerte.

Las divisiones bajo el mando de McLaws y Richard H. Anderson llegaron tras una marcha nocturna desde Harpers Ferry.

Cuando un oficial compañero suyo preguntó a Hood sobre dónde había estado su División, este le replicó que "Muriendo en el campo" ("Dead on the field" en inglés).

[21]​ Los hombres de Hooke también sufrieron numerosas bajas y además no lograron sus objetivos.

Sin embargo, sin Hooker en el campo de batalla, no había ningún general con la suficiente autoridad para liderar a los Cuerpos I y XII.

[27]​ Al mediodía, la acción se desplazó hacia el centro de la línea defensiva confederada.

Buscando una oportunidad de entrar en combate, French se encontró con algunas escaramuzas en su camino y ordenó avanzar a sus hombres.

La primera brigada que entró en combate fue la más inexperta, mandada por el brigadier general Max Weber, que fue rápidamente abatida por un intenso fuego de rifles; ningún bando había enviado artillería a este punto.

Este hecho les permitió apuntar directamente a la línea defensiva confederada, convirtiendo la trinchera en una trampa mortal.

Estos hechos proporcionaron una gran oportunidad para la Unión, ya que si este sector quebrado de la línea defensiva confederada hubiera sido explotado, el ejército de Lee hubiera sido dividido en dos y probablemente derrotado.

El brigadier general del Cuerpo VI, William B. Franklin, estaba preparado para aprovecharse de la situación, pero Sumner, el comandante de más alto rango del cuerpo, le ordenó que no avanzara.

Implícitamente renunció a perder su mayor autoridad, por lo que Burnside propuso primero al mayor general Jesse L. Reno (muerto en la batalla de South Mountain) y posteriormente al brigadier general Jacob D. Cox de la División Kanawha como el jefe del Cuerpo, transmitiendo las órdenes al Cuerpo a través de este.

Burnside contaba con cuatro divisiones (12 500 hombres) y 50 cañones al este de Antietam Creek.

Se ha criticado mucho a Burnside por ignorar este hecho, empezando por el jefe del estado mayor confederado Henry Kyd Douglas.

[47]​ El principal asalto de Crook fracasó cuando la falta de conocimiento del terreno provocó que sus hombres alcanzaran el arroyo unos 400 metros aguas arriba del puente, donde fueron atacados por los francotiradores confederados durante las horas siguientes.

A uno de los mensajeros le ordenó, "Dígale que si cuesta 10 000 hombres debe ir ahora."

En esa posición usaron un cañón ligero que habían capturado y abrieron fuego hacia el puente, a unos 22 metros de distancia del enemigo.

Hill, que se encontraba embarcada en una agotadora marcha de 27 kilómetros desde Harpers Ferry.

[52]​ Los federales eran completamente inconscientes de que 3000 nuevos hombres habían llegado para hacerles frente.

Los hombres de Connecticut habían entrado en servicio solo tres semanas atrás y su línea defensiva se desmoronó con 185 bajas.

[55]​ El Cuerpo IX había sufrido un 20 % de bajas, pero aún doblaba en número a los confederados que le hacían frente.

Las bajas son comparables en ambos bandos, sin embargo, Lee perdió un mayor porcentaje de hombres.

El historiador James M. McPherson describe la importancia de Antietam en su libro Crossroads of Freedom.