Liderando la primera operación contra Petersburgo, la vacilación de Smith, posiblemente relacionada con enfermedades, le costó a la Unión una oportunidad única para un rápido final de la guerra, y fue relevado del mando.
Aunque posteriormente recuperado, la enfermedad afectó su salud física por el resto de su vida.
Smith dirigió su división con un valor notorio durante la Batalla de Antietam, y fue ascendido otra vez en el ejército regular.
El presidente Abraham Lincoln impidió que esta orden surtiera efecto y relevó a Burnside de su mando.
Smith era uno de los oficiales afectados, pero contó a su favor que no dejó el Ejército.
Las tropas bisoñas de Smith participaron en la infructuosa persecución del general Robert E.
Como tal, dirigió las operaciones de ingeniería y provocó la Batalla de Brown's Ferry, que abrió la "Cracker Line" para proporcionar suministros y refuerzos a las tropas asediadas en Chattanooga.
Determinando que la sección de la línea defensiva estaba compuesta principalmente por artillería, ordenó un ataque.
Su Autobiografía del General de División William F. Smith, 1861 - 1864 fue publicada póstumamente en 1990.