Dopiero gdy McClellan odszedł z Armii Potomaku i po klęsce Armii Unii w I bitwie pod Fredericksburgiem, Wadsworth został mianowany 27 grudnia 1862 dowódcą 1 Dywizji I Korpusu, zastępując Johna Gibbona. Jego pierwszym starciem była przegrana bitwa pod Chancellorsville w maju 1863, ale pod Gettysburgiem pokazał co potrafi. 1 lipca 1863, przybywszy w straży tylnej I Korpusu Reynoldsa, dywizja Wadswortha powstrzymywała atakujących i mających przewagę Konfederatów od rana do popołudnia. Jego żołnierze odpierali natarcia z zachodu i północy, dopóki nie nadciągnęły posiłki. Jednak wieczorem, gdy dywizja wycofała się przez miasto na Wzgórze Cmentarne, doliczono się ponad 50% strat. Mimo to drugiego dnia bitwy dywizja Wadswortha otrzymała zadanie obrony wzgórza Culpa. Gdy większość XII Korpusu została przesunięta na lewe skrzydło armii, Wadsworth posłał trzy regimenty jako wsparcie brygadzie Greene’ego, która broniła szczytu wzgórza.
I Korpus poniósł tak poważne straty pod Gettysburgiem, że podczas reorganizacji Armii Potomaku w marcu 1864 istniejące jeszcze regimenty porozmieszczano w innych korpusach.