A questo punto dell'assedio, l'esercito di Lee aveva rafforzato la linea di Pietroburgo. Avevano scavato dei pozzi per i pantaloni del petto dalle fosse dei fucili. Di notte, con piccone e pala, hanno poi trasformato le tane in trincee profonde 1,8 metri. I pali a punta rivolti verso l'esterno erano progettati per spezzare eventuali attacchi frontali. La zona tra le due linee divenne una terra di nessuno. L'estate di quell'anno era calda e secca. Torrenti e sorgenti si stavano rapidamente prosciugando, causando una carenza d'acqua su entrambi i lati. L'assedio stava rapidamente diventando una situazione di stallo.
In una parte della linea dell'Unione che si trovava a soli 500 piedi (150 m) dalla linea confederata, fu scavato il 48° reggimento della Pennsylvania. Erano sotto la cima di un crinale e parte delle loro linee non potevano essere viste dai Confederati, bloccate dal terreno. Il 48° reggimento della Pennsylvania era composto da minatori di carbone antracite. Il loro comandante sentì il commento dei suoi uomini: "Potremmo far saltare in aria quel dannato forte se potessimo far passare un pozzo minerario sotto di esso! Passò l'idea a Burnside, che accettò e gli scavi iniziarono il 25 giugno. I confederati sul crinale cominciarono a sentire il rumore dei picconi e delle pale sotto di loro. Scavarono diversi pozzi di ascolto. Ma quando il 23 luglio i suoni degli scavi si sono fermati, hanno smesso di cercare e hanno eliminato ogni pericolo dell'attività mineraria. Nel pomeriggio del 28 luglio gli esplosivi erano pronti. La Quarta Divisione di Burnside, che comprendeva nove reggimenti di truppe afroamericane, fu addestrata a bypassare il cratere che l'esplosione avrebbe provocato e ad attaccare subito dopo l'esplosione. Si trattava di truppe fresche e il loro morale era alto. All'ultimo minuto, il piano di Burnside fu cambiato dal suo comandante generale Meade per inviare truppe bianche. Meade ha detto di non voler essere responsabile del "massacro" delle truppe di colore.
Poco prima delle 5:00 del mattino l'esplosione ha fatto saltare in aria una batteria di artiglieria confederata e gran parte di un reggimento di fanteria. L'esplosione ha ucciso almeno 278 confederati all'istante. Il cratere causato dall'esplosione era lungo più di 170 piedi (52 m), largo 60 piedi (18 m) e profondo 30 piedi (9,1 m). Dopo l'esplosione, le truppe non addestrate dell'Unione sono state lente a lasciare le loro trincee. Invece di evitare il cratere, ci sono andati a sbattere contro. Le pareti del cratere hanno esposto l'argilla rossa rendendole troppo scivolose per uscirne. I Confederati si sono ripresi rapidamente e hanno cominciato a sparare direttamente sulle truppe dell'Unione che non erano protette. Per cercare di salvare la situazione, dopo quattro ore di combattimento Burnside ordinò alle truppe nere di attaccare. A questo punto potevano solo seguire i soldati bianchi nel cratere. Hanno dovuto farsi strada con la forza tra i morti, i feriti e i demoralizzati delle truppe bianche per entrare in combattimento. Quando altri confederati si sono uniti, hanno preparato un tremendo fuoco incrociato nel cratere. I proiettili di mortaio furono lanciati sulle truppe dell'Unione e i cannoni confederati furono arrotolati fino al bordo e spararono contro i soldati intrappolati nel cratere. La situazione si trasformò rapidamente da una battaglia unilaterale in una rivolta razziale. Quando i soldati dell'Unione si sono arresi, ai soldati neri non è stato dato un attimo di tregua. Coloro che hanno avuto il permesso di arrendersi sono stati uccisi dalle truppe confederate mentre marciavano verso le retrovie. Alcuni confederati in seguito espressero il loro rammarico per non essere riusciti ad ucciderli abbastanza velocemente, dato che alcune truppe nere riuscirono ad arrivare vive nelle retrovie.
I combattimenti sono andati avanti per otto ore e mezza. Il IX Corpo di Burnside ha subito 3.800 vittime. L'esercito di Lee ne ha perse circa 1.500 che sono state uccise, ferite o disperse. Ma le truppe nere hanno perso 1.327 uomini, di cui 450 si sono arresi. La maggior parte di questi furono assassinati dai soldati confederati mentre marciavano nelle retrovie sotto scorta. Il fallimento e l'orrore per quanto accaduto nella Battaglia del Cratere ha fatto sì che Burnside fosse sollevato dal suo comando. Fu posto in congedo a tempo indeterminato senza l'ordine di tornare in servizio. Questo pose fine alla sua carriera militare. Si dimise dall'esercito meno di nove mesi dopo, il 15 aprile 1865.