El resultado de la batalla no fue concluyente, pero el norte ganó una ventaja estratégica. 23.100 bajas.
El 16 de septiembre, el mayor general. George B. McClellan conoció al general Robert E. Ejército de Lee del norte de Virginia en Sharpsburg, Maryland. A la mañana siguiente, al amanecer, el general mayor de la Unión Joseph Hooker dirigió a su cuerpo para montar un fuerte asalto al flanco izquierdo de Lee. Esto comenzó lo que sería el día más sangriento en toda la historia militar estadounidense. Las peleas ocurrieron en un campo de maíz y alrededor de la Iglesia Dunker. Además, las tropas de la Unión atacaron a los confederados en el camino hundido, que en realidad atravesó el centro confederado. Sin embargo, las tropas del norte no siguieron adelante con esta ventaja. Más tarde, las tropas del general de la Unión Ambrose Burnside entraron en la lucha, cruzando Antietam Creek y llegando a la derecha confederada.
En un momento crucial, llegó la división del general confederado Ambrose Powell Hill, Jr.
Harpers Ferry y contraatacado. Pudo conducir de regreso a Burnside y salvar el día. Aunque fue superado en número de dos a uno, Lee decidió comprometer a todo su ejército mientras el General de Unión George B. McClellan envió menos de las tres cuartas partes de su ejército, lo que permitió a Lee luchar contra los federales paralizarse. Ambos ejércitos pudieron consolidar sus líneas durante la noche. A pesar de que sus tropas habían sufrido bajas paralizantes, Lee decidió continuar escaramuzando con McClellan durante el día 18, eliminando al mismo tiempo a sus heridos en el sur. Al anochecer, Lee ordenó la retirada de su maltratado ejército del norte de Virginia para cruzar el Potomac hacia el valle de Shenandoah.