1863年7月3日，美国军事史上迎来了最经典的时刻--南北军双方用300余门火炮进行了一场声势浩大的对决。

罗伯特·李重新布置攻击：命令隆史崔特攻击北军左翼，尤尔攻击寇普岭。然而，还没等隆史崔特预备好，北军第12军团便对寇普岭上的南军实行了重炮轰击，以夺回工事。北军接连发起两次进攻，战斗进行了7个多小时，中午时停止攻击。

罗伯特·李立即改变战略：由隆史崔特辖下的皮克特指挥一个师，外加一个旅，攻击北军中央防线，派第2兵团把守墓园山脊。南方军在攻击时将集中所有可用的大小火炮轰击北军各据点以削弱其防线。

下午，南方军170门大炮同时向北军阵地开火，这是此战最大规模的炮击。波多马克部队为节省弹药，没有立即开火还击，而是等了半小时后才开始还击。由于南军北维吉尼亚部队缺乏弹药，连续轰击却并未动摇北军的守卫据点。下午3时，南军突击部队在乔治·皮克特率领下，进入“死亡之谷”--他们要穿越1200米的空地才能接近北军阵地，期间，皮克特和他的突击队员将暴露在200门火炮和数千支步枪的火力之下。皮克特和他的敢死队员排着整齐的队伍冲向北军阵地，并很快冲破了第一道防线，但马上又被北军的枪炮击退。史称“皮克特冲锋”。

由于北军炮火特别猛烈，第2兵团又在南方军进逼时以毛瑟枪射击并投掷手榴弹，南军有近三分之一的士兵未能活着回来。北军的防线设在一个称为“天使”的低矮石栅处，一片灌木丛的地方曾被南方军突破，但增援部队迅速补上缺口，击退了南方军的进攻。

罗伯特·李的部队显示出令人难以置信的勇猛，他们在猛烈的炮火中继续前进。旅长刘易斯·阿米斯蒂德用战刀高高挑起自己的帽子，高喊着：“来吧，伙计们！把尖刀插向他们！谁愿意跟我来？”冲锋进行到一半时，身边只剩下了几百人，阿米斯蒂德阵亡。李现在唯一能做的就是撤退。

接下来又发生了两场大型骑兵遭遇战。史都华奉命保护南方军左翼并做好扩充战果的准备：当南军士兵登上墓园岭后，侧攻北军的右翼，同时打击其辎重部队。但史都华的骑兵部队在葛底斯堡以东5公里处，遭遇大卫·葛瑞格准将所部一师以及乔治·卡斯特之旅，在马背上打出一场传奇性的战争，甚至包括马背上的徒手肉搏。卡斯特率领密西根第一骑兵队冲锋陷阵，牵制住韦德·汉普顿所部一旅，阻挡史都华想要迂回敌后建功的目标。在皮克特冲锋之后，米德司令命贾森·基尔派崔克准将对隆史崔特兵团的各步兵据点发动骑兵攻击。虽然艾伦·房斯渥斯准将提出了抗议，但仍遵命行事。房斯渥斯将军在攻击中阵亡，所部伤亡惨重。

被南军称为“最高水准”的皮克特冲锋代表了将士们无与伦比的勇气。但南军输掉的不仅是此次战役，而是整个战争-- 南方从此被迫转入防御。

综观葛底斯堡全局，罗伯特·李顽固地相信本军人马会所向无敌，以前的作战经验，使得他对这种想法深信不疑。这种盲目的自信带来惨败的结果，加上北维吉尼亚军团新增许多没有作战经验的指挥官。罗伯特·李习惯作一般性指示，由其副手执行细节，是其失败的主要原因。

在葛底斯堡这场血腥的战斗中，双方总共损失5。1万名官兵。超过7000名阵亡战士的遗体躺在7月的艳阳下，亟需尽快掩埋。战争过后，林肯总统以胜利者的身份再次来到这里时，把这场战斗与自由、民权相联系：“我们要从这些光荣的死者--将士们--身上汲取更多的献身精神。我们要使这个民治、民享的政府永世长存。”后来，葛底斯堡战场作为国家公园供后人瞻仰，牺牲者也被安葬在园中的墓地里。