20 października McClellan poinformował generała Charlesa P. Stone’a o marszu wojsk McCallsa, po czym nakazał mu zmianę manewru mającą na celu wywabienie południowców z okolicy Leesburga i tym samym zdradzenie swoich pozycji. Stone nakazał swoim siłom przekroczenie Potomaku w dwóch miejscach na wschód od Leesburga.
Nocą 20 października patrol wojsk Unii zameldował o wykryciu stanowisk konfederatów położonych na zachód od Ball’s Bluff na 18-metrowej wysokości klifie nad rzeką Potomak. Gęsto zalesione pozycje obronne znajdowały się w połowie drogi pomiędzy oboma przejściami przez rzekę naprzeciwko wysepki Harrison. Stone nakazał wypad w tym kierunku, wydzielając do dalszych ataków siły pod wodzą Edwarda D. Bakera. Następnie Stone osobiście poprowadził swoich żołnierzy do pozorowanego ataku drugim przejściem.
Podczas gdy czołowy batalion wojsk Unii oczekiwał na dalsze rozkazy (widziane z dalekiej odległości namioty południowców okazały się drzewami), brygada Evansa zdecydowała się wyprzedzić uderzenie Bakera. Baker tymczasem podjął decyzję ataku na Leesburg. Dowódca przewidywał łatwe zwycięstwo nad południowcami.