В это же время — около середины января — начались приготовления к вытеснению сецессионистов из Колумбуса и Боулинг-Грина. Была снаряжена сильная флотилия из судов, вооруженных мортирами, и бронированных канонерок, причем всюду объявлялось, что она должна сопровождать многочисленную армию, идущую вдоль Миссисипи из Кейро на Мемфис и Новый Орлеан. Однако все демонстрации на Миссисипи были только отвлекающим маневром. В решающий момент канонерки были переправлены на реку Огайо, а оттуда на реку Теннесси, по которой они поднялись до форта Генри. Этот пункт, вместе с фортом Донелсон на реке Камберленд, составлял вторую оборонительную линию сецессионистов в Теннесси. Позиция была выбрана удачно, так как в случае отступления за Камберленд эта река прикрывала бы их фронт, а река Теннесси — их левый фланг; узкая же полоса земли между обеими реками была достаточно защищена двумя вышеуказанными фортами. Однако быстрыми действиями унионистов вторая линия была прорвана раньше, чем были атакованы левый фланг и центр первой линии.
В первую неделю февраля канонерки унионистов появились перед фортом Генри, который сдался после короткой бомбардировки. Гарнизон ускользнул в форт Донелсон, так как сухопутных сил экспедиционного отряда было недостаточно для окружения форта Генри. После этого канонерки вернулись обратно, по реке Теннесси, поднялись по реке Огайо, а оттуда направились вверх по реке Камберленд к форту Донелсон. Одна из канонерок смело поплыла вверх по реке Теннесси, через самый центр штата Теннесси, миновала штат Миссисипи и дошла до Флоренса на севере Алабамы, где ряд болот и мелей (известных под названием Mussel Shoals [Масл-Шолс (Ракушечные мели). Ред.]) делает реку несудоходной. Тот факт, что находившаяся в отдельном плавании канонерская лодка проделала этот длинный путь, не менее чем в 150 миль, и затем вернулась обратно, ни разу не подвергнувшись нападению, доказывает, что в районе реки преобладают настроения в пользу Союза и что унионистские войска выиграют очень много, если они проникнут сюда.
Речная флотилия на Камберленде сочетала свои операции с действиями сухопутных сил, которыми командовали генералы Галлек и Грант. Сецессионисты в Боулинг-Грине были введены в заблуждение относительно передвижений унионистов. "Они продолжали спокойно оставаться в своем лагере, между тем как неделю спустя после падения форта Генри форт Донелсон был обложен со стороны суши 40-тысячной армией унионистов, а с реки ему угрожала сильная флотилия канонерских лодок. Подобно лагерю в Милл-Спрингсе и форту Генри, форт Донелсон также был обращен тылом к реке, не имея моста на случай отступления. Это была самая сильная из всех крепостей, атакованных унионистами до сих пор. Укрепления форта были возведены с особой тщательностью, а сама крепость была достаточно велика, чтобы укрыть ее 20-тысячный гарнизон. В первый день наступления канонерки заставили умолкнуть батареи, направленные на реку, и подвергли обстрелу внутренние укрепления, в то время как сухопутные войска оттеснили неприятельские форпосты и принудили основную массу войск противника отойти непосредственно под защиту орудий форта. На второй день канонерки, сильно пострадавшие накануне, действовали, по-видимому, слабо. Зато сухопутным войскам пришлось выдержать продолжительный и местами весьма жаркий бой с отрядами гарнизона, пытавшимися прорвать правый фланг неприятеля, чтобы обеспечить себе путь для отступления на Нашвилл. Однако энергичная атака против левого фланга сецессионистов, последовавшая со стороны правого фланга унионистов, и значительные подкрепления, полученные левым флангом унионистов, решили исход сражения в пользу атакующих. Некоторые внешние укрепления были взяты штурмом. Гарнизон, загнанный за внутренние оборонительные линии, без шансов на отступление и явно неспособный оказать на следующее утро сопротивление новой атаке, сдался на другой же день без всяких условий.
С падением форта Донелсон артиллерия, обоз, военные припасы противника попали в руки унионистов; 13000 сецессионистов сдались в день взятия форта, еще 1000 человек — на следующий день, и как только передовые части победителя появились у Кларксвилла, города, лежащего выше по течению Камберленда, он открыл им свои ворота. Здесь тоже оказалось большое количество провианта, заготовленного для сецессионистов.