戰役進程
6月30日，希爾軍的一位師長派下轄的一個旅到葛底斯堡城為軍隊采購皮鞋，沒想到此舉就此決定了這次戰役的地點。士兵們在前往葛底斯堡城的途中遇到了前來堵截南軍一支聯邦軍的騎兵部隊，於是返回彙報情況。此時李尚未到來，第二天，由希爾命令赫思與彭德的兩個師向葛底斯堡前進。當這兩個師行至該城以西1英裏的麥克弗森嶺時，該戰役的第一次戰鬥打響了。這兩個師的部隊，尤其是赫思的部隊，打得非常艱苦。但是，當密執安州第24團和來自紐約州和賓夕法尼亞州的另外兩個團潰逃後，其他的北軍部隊便敗下陣來，一直退到葛底斯堡城外。
在初戰中，進攻麥克弗森嶺的南軍被擊退，但北軍也遭到重大打擊，他們失去了一名約翰·雷諾茲將軍。
與此同時，南軍和北軍的各個師都在火速向葛底斯堡靠攏。最早趕來的是聯邦軍的第1軍和第11軍，它們占領了葛底斯堡城西和城北的陣地。李早已命令尤厄爾率領他的師由卡什鎮向葛底斯堡推進。到7月1日中午，羅茲的師已占領橡樹嶺，但聯邦軍第11軍很快趕至，與其形成嚴重對峙態勢。赫思的部隊則死死咬住了聯邦軍左翼的部隊。
現在，誰先得到增援成了決定勝負的關鍵，因為雙方都在拚命搶時間。
結果，沿哈裏斯堡路而來的尤厄爾部的厄爾利將軍首先率部趕到，聯邦軍的陣地因而變得芨芨可危。李此時剛好趕到，他親眼目睹了聯邦軍潰敗的景象：穿過葛底斯堡向公墓山地區行進的第11軍以及正遭受沉重打擊的第1軍在塞米納裏嶺還沒有站穩腳跟，就又穿過中間的空曠地，向公墓嶺方向逃命去了。
李巧妙地迅速集中了兵力。現在他對自己的信心已幾近爆棚，他認為，如果他能充分發揮自己的優勢，將敵軍趕回到尚未到達戰場的各自的營地，他就會贏得這次戰役的勝利。但事情並沒有朝他理想的方向發展。卡爾普山成為了整個戰事的分水嶺。卡爾普山是戰場北部的一個關鍵地物，但南軍卻未將它占領。
那天晚上，南軍本來有機會占領它並打擊北軍的整個防線，但尤厄爾將軍覺得那不是他的任務。到第二天上午他想這樣做時，已經太遲了。實際上，在那天的戰鬥中，聯邦軍至少有一萬人傷亡或失蹤，另有5000人被俘。事後看來，尤厄爾幾乎是將勝利送給了對方。
7月1日至2日夜間，聯邦軍抓緊時間加固了他們的陣地。淩晨1時，米德將軍和他的指揮所人員從托尼敦趕到。借助黎明的曙光，他騎馬巡視了北軍堅固的陣地：第11軍在公墓山的半圓形陣地一直延伸到卡爾普山；防守卡爾普山的是第1軍的沃茲沃思師，該師的對麵是第一天未能及時參加戰鬥的尤厄爾的一個師。第二天接近中午時，第12軍占領了沃茲沃思師右邊的陣地。第1軍位於公墓山之後，第2軍的海斯師配置在齊格勒斯格羅夫，第2軍餘部和第3軍部署在從齊格勒斯格羅夫到小圓頂的公墓嶺一線。在第6軍到達之前，先來的第5軍擔任預備隊。有些人認為，第3軍的指揮官西克爾斯將軍擅自派部隊前出占領高地上的一個突出部危及了聯邦軍的整個防禦體係，但事後證明，這是一個非常堅固的陣地配置。
在一次非正式的，並且多少有些倉促召開的軍事會議上，將軍們吵吵嚷嚷，每個人都有自己的意見，但會議最終還是決定，在米德的部隊完全集中起來之前向北軍的陣地發起攻擊。經過第一天的戰鬥，李的自負心理無疑得到了進一步增強。一支深入敵境，靠就地取糧的軍隊當然需要主動出擊，然而他忽略了一點，斯圖爾特方麵已經許久沒有傳來消息，致使他無法得到確切的情報，所以他的這一決定是極為冒險的。
南軍的進攻真正的出發線其實是塞米納裏嶺，它比公墓嶺要長，距東麵的淺穀隻有約1英裏。在前一天的戰鬥中充當主攻部隊的尤厄爾和希爾的兩個軍扼守在塞米納裏嶺北端和葛底斯堡地區的陣地。尤厄爾的部隊麵對北軍的右翼，希爾的當麵是北軍防線的中央。朗斯特裏特的部隊到達較晚，盡管暫缺皮克特的師，但是仍然擔任南軍的右翼。
李決定以朗斯特裏特的部隊向聯邦軍防線的左翼實施主要突擊，並命令在朗斯特裏特發起進攻後，希爾立即突擊在敵防線中央的公墓嶺，尤厄爾采取配合行動，攻擊敵右翼。這時，此次戰役中的第三個關鍵事件發生了。由於種種原因，朗斯特裏特（他本來就不讚同這個計劃，曾強烈要求包抄敵軍的側翼）把進攻時間推遲了幾個小時，在這期間他發現自己正處於敵軍監視之下，於是進行了不必要的長距離反向行軍。這不僅使米德得到了向前調動預備隊的寶貴時間，而且還使下午2時左右到達的聯邦軍第6軍正好趕上參加戰鬥。
北軍方麵，西克爾斯的前出陣地從皮奇果園一直延伸到一片裸露的岩層，他的左翼就緊緊依托這片被恰當地稱為“鬼穴”的岩石斷層上。
為了攻下這一相當堅固，但卻暴露的前出陣地，朗斯特裏特最終動用了1.2萬人。他的兩個師從赫爾嶺出發後成一路縱隊前進，前衛由麥克勞斯的師擔任。麥克勞斯的師來到皮奇果園的對麵後，便向左展開，讓胡德的師從它的後麵趕上，與它的右翼相接。這次戰鬥，特別是“鬼穴”一帶的戰鬥，足足持續了兩個多小時，打得格外激烈。漸漸地，聯邦軍被趕出了陣地，他們一麵後撤，一麵還不忘英勇還擊。
就在朗斯特裏特發動進攻之前，米德曾騎馬來見西克爾斯，表示他並不讚同將部隊朝前部署的決定。他一眼就看出西克爾斯在沒有支援的情況下根本守不住這一突出部的。而現在，由於來自南軍方麵的壓力很大，他便策馬離去，命令賽克斯的第5軍前來增援，並派他的工兵指揮官沃倫準將觀察並向他報告左翼似乎正在出現的危險情況。
此舉取得了意想不到的效果，並且直接左右了戰役的結局。沃倫為確保小圓頂的安全拚死戰鬥，立下了汗馬功勞。假設小圓頂失守，那麼米德的左翼將被包抄，並受到南軍火力的縱向打擊。
米德的左翼雖然得以免遭攻擊，但危險並沒有就此離去，因為聯邦軍防線中部出現了多處缺口，而從右翼調來的部隊隻堵住了部分缺口。這為尤厄爾提供了卷擊被削弱了的北軍右翼的機會。尤厄爾得到的命令是協同朗斯特裏特發動進攻，但他在第一次進攻中沒有與朗斯特裏特協調行動，發動得實在太晚了，而第二次進攻又被取消了。就這樣，他從此永遠失去了攻擊聯邦軍右翼的大好時機，當天夜裏，米德就把已經調走的幾個團重新調回到卡爾普山地區。
第二天的戰鬥就這樣結束了。在這一天，雙方士兵都有很勇敢的表現，但指揮官卻屢出昏招。南軍在右翼占領了一些陣地，雙方都蒙受了重大傷亡，但都未取得決定性勝利。在7月2日至3日夜間召開的軍事會議上，米德決定繼續進行防禦作戰。但是，李卻鬥誌昂揚，繼續盲目樂觀，他一門心思地想實施進攻作戰。現在，李又得到了三個旅（皮克特的師已經趕到），斯圖爾特的騎兵也終於回來了，李還在米德的兩翼各得到了一個立足點，盡管這兩個立足點都很不穩固。
李沒有采納朗斯特裏特提出的實施翼側進攻的建議，決定對敵中部防線實施正麵攻擊，並派他的騎兵在聯邦軍的東側和後方巡邏，以襲擾撤退的北軍。
這一天，雙方進行了直接交鋒，不像前兩天那樣機動迂回很多，其中最精彩的部分便是皮克特師發起的場麵壯觀，但效果不大的衝鋒。
7月3日淩晨，尤厄爾在卡爾普山的前沿部隊遭到聯邦軍第12軍的攻擊，戰鬥從淩晨4時一直進行到上午11時，結果尤厄爾的部隊被擊敗，因此，他們對當日南軍發動的主攻已經起不到多大支援作用了。南軍的主攻是下午1時打響的，南軍的138門大炮發出了雷鳴般的吼聲。下午2時40分炮擊停止後，朗斯特裏特命令皮克特師發起進攻。1.1萬名南軍士兵（包括皮克特師以及安布羅斯·希爾軍所有3個師的部分人員）跨過河穀，問公墓嶺的敵軍，向著他們的“地獄之門”衝去。戰鬥進行得異常激烈，雙方的數百名士兵在炮彈和槍彈的打擊下像多米諾骨牌一般接連不斷地倒下，但戰鬥仍未決出勝負。到黃昏時分，皮克特隻得發出撤退的信號，那時，他的衝鋒部隊的傷亡率已高達67%。幾乎就在皮克特的部隊蒙受巨大傷亡的同時，在戰場東麵大約3英裏的地方發生了另一次作戰行動。大約8000名聯邦軍騎兵迫使斯圖爾特離開陣地，在非他選擇的地方進行了一次戰鬥。這是一次用傳統方式打的大規模戰鬥，持續了大約3個小時。因此，斯圖爾特隻得遠離戰場，無法對南軍步兵實施增援。這意味著此時的南軍已失去了絕對的戰鬥力。