1863年6月，是张伯伦独立指挥的第一场战役，也是他一生中最难忘的战役，同样是南北战争中最重要的战役——葛底斯堡战役。张伯伦率领第20缅因团驻守一座小山头，南方军队在第二天就开始朝着他的阵地发起了猛烈的冲击。张伯伦率领他的士兵进行了顽强的抵抗，直到弹尽粮绝。

南方军队发现张伯伦的情况之后，又发动了更为猛烈的冲锋。张伯伦号召士兵，拔出配到，冲下山头和敌军展开了肉搏战。最终经过惨烈的白刃战之后，终于有一次将敌军击退，而张伯伦的士兵，由一千人锐减为不到两百人。

1865年，张伯伦受到北方总司令格兰特的要求，出席了阿托马托斯战役的受降仪式。战后，张伯伦重新返回包林大学任教，直至其去世。