Naprzeciw 12 tys. żołnierzy Unii Lee miał tylko 2,5 tys. ludzi D.R. Jonesa. Pozbawiony odwodów na razie mógł tylko obserwować bieg wypadków i czekać na Lekką Dywizję A.D. Hilla spod Harpers Ferry. Ta ścigała się z czasem, przemierzając szybkim marszem 17-milowy odcinek dzielący ją od pola bitwy.
Tymczasem Burnside działał opieszale. Przed godz. 13 próbował przeprawić swój korpus wąskim kamiennym mostem na drugą stronę Antietam. Zadanie to skutecznie opóźniała niewielka brygada z Georgii prowadzona przez byłego senatora gen. Roberta Toomba. Jednak ponawiane przez federalnych ataki oraz braki amunicji zmusiły ludzi senatora do odwrotu. Nie zmieniło to diametralnie obrazu wydarzeń. Kiedy droga do Sharpsburga stała niemal otworem, Burnside przez dwie godziny rozwijał linie swoich wojsk i przerzucał zapasy amunicji. Zirytowany McClellan słał gońca za gońcem, żądając natychmiastowego uderzenia.
Te ponaglenia odniosły skutek i ok. godz. 15 dywizje IX korpusu wreszcie zaatakowały. Zaczęły spychać cienkie linie Jonesa ku przedmieściom Sharpsburga. Pomoc nadeszła w ostatniej chwili, do tego w iście hollywoodzkim stylu. Wraz z zachodzącymi za horyzontem promieniami słońca zza wzgórz wyłoniły się szeregi konfederatów. Początkowo dowódcy federalni wzięli je za własne uzupełnienia.
Wielu żołnierzy Lekkiej Dywizji miało na sobie granatowo-niebieskie elementy mundurów zdobytych dzień wcześniej w magazynach Unii. Dopiero gdy konfederaci rozbili śmiałym natarciem pierwszą jankeską brygadę, w sztabie IX korpusu zdano sobie sprawę z zagrożenia. Burnside rzucił do kontrataku odwody i po półgodzinie sytuacja się ustabilizowała. Nad polem bitwy zapadał powoli zmierzch. Armia Północnej Wirginii była ocalona.
