George B. McClellan đã dành cả mùa đông năm 1861-1862 để huấn luyện Binh đoàn Potomac mới thành lập của mình và khước từ lời kêu gọi từ tổng thống Lincoln về việc tiến quân đánh miền Nam. Lúc này Lincoln đang đặc biệt quan tâm đến đội quân của Đại tướng Joseph E. Johnston đóng tại Centreville, chỉ cách Washington 50 km. McClellan đã đánh giá quá cao thực lực của Johnston và chuyển mục tiêu của mình từ lực lượng này sang thủ đô Richmond của miền Nam. Ông đề nghị hành quân bằng đường thủy đến Urbanna trên sông Rappahannock và sau đó sẽ đổ bộ lên Richmond trước khi Johnston có thể hành quân chặn ông ta. Mặc dù Lincoln ủng hộ cách tiến công bằng đường bộ vì như vậy sẽ giúp Washington tránh được bất kỳ cuộc tấn công nào trong khi chiến dịch đang tiến hành, nhưng McClellan lập luận rằng điều kiện đường sá tại Virginia sẽ không đảm bảo, rằng ông ta đã bố phòng đầy đủ cho thủ đô, và rằng Johnston chắc chắn sẽ đuổi theo, nếu ông ta tiến thẳng về Richmond. Kế hoạch đã được bàn cãi trong vòng 3 tháng ở thủ đô cho đến khi Lincoln chấp thuận đề xuất của McClellan vào đầu tháng 3. Thế nhưng, đến ngày 9 tháng 3, Johnston đã rút quân đội của mình từ Centreville về Culpeper, làm cho kế hoạch Urbanna của McClellan trở nên bất khả thi. Sau đó McClellan đề nghị quân đội sẽ đi thuyền đến đồn Monroe rồi đổ bộ lên bán đảo Virginia (dải đất hẹp giữa sông James và sông York) để tới Richmond. Lincoln miễn cưỡng đồng ý.[19]

Trước khi khởi hành tới vùng Bán đảo, McClellan điều Binh đoàn Potomac đến Centreville tiến hành một cuộc hành quân "thử nghiệm". Qua đó ông đã nhận ra sự yếu kém của lực lượng của Johnston cũng như vị trí đóng quân hiện tại của họ, và rồi phải đối mặt với những lời chỉ trích gay gắt. Ngày 11 tháng 3, Lincoln bãi nhiệm McClellan khỏi vị trí tổng chỉ huy quân đội miền Bắc để ông có thể tập trung quan tâm vào chiến dịch khó khăn trước mắt của mình. Đích thân Lincoln, với sự hỗ trợ của Bộ trưởng Chiến tranh Stanton và một Hội đồng Chiến tranh gồm nhiều sĩ quan, đã tiếp nhận chỉ huy quân đội trong vòng 4 tháng tiếp theo. Binh đoàn Potomac bắt đầu lên tàu tới đồn Monroe ngày 17 tháng 3. Cuộc khởi hành diễn ra trong một bầu không khí lo lắng, bởi vì lúc đó vừa xảy ra cuộc giao chiến tàu bọc sắt đầu tiên vào ngày 8 và 9 tháng 3 giữa tàu CSS Virginia và tàu USS Monitor, kết thúc không phân thắng bại trong trận Hampton Roads. Mọi người lo ngại rằng các tàu vận tải sẽ bị tấn công trực tiếp bằng loại vũ khí mới này trên đường đi. Hải quân Hoa Kỳ đã không thể đảm bảo với McClellan rằng họ có thể bảo vệ chiến dịch cho đến khi tới được sông James hoặc sông York, do đó, ông đã từ bỏ ý nghĩ về cuộc đổ bộ bao vây Yorktown, và ra lệnh cuộc tiến công lên Bán đảo sẽ bắt đầu ngày 4 tháng 4. Ngày 5 tháng 4, McClellan được thông báo rằng Lincoln đã hủy bỏ việc điều quân đoàn của thiếu tướng Irvin McDowell đến đồn Monroe, do McClellan không thể để lại đủ số quân như đã thoả thuận trước đây tại Washington, và vì Chiến dịch Thung lũng của Jackson đang gây ra nhiều lo ngại. McClellan kháng nghị kịch liệt rằng ông đã bị buộc phải tiến hành một chiến dịch lớn mà không có đủ lực lượng đã được hứa hẹn, nhưng rốt cục vẫn phải tiếp tục tiến quân.[20]

Tiến lên Bán đảo

Quân đội miền Bắc tiến về Yorktown, nhưng đã phải tạm dừng khi McClellan nhận thấy các công sự của miền Nam trải dài ngang qua Bán đảo thay vì chỉ giới hạn đến Yorktown như ông nghĩ. Sau khoảng một tháng trì hoãn để tập trung lực lượng, xây dựng chiến hào và bố trí các khẩu đội pháo binh phục vụ cho việc bao vây, cùng vài trận giao tranh nhỏ được tiến hành để thăm dò, cuộc vây hãm Yorktown đã có thể bắt đầu. Khoảng thời gian trì hoãn đã giúp cho Đại tướng Joseph E. Johnston cùng với Binh đoàn Virginia đến được chiến trường, nhưng do kết luận rằng tuyến phòng thủ của miền Nam quá yếu để chống trả cuộc tấn công của miền Bắc nên ông đã tổ chức rút lui trong đêm 3–4 tháng 5. Trong chiến dịch, quân miền Bắc còn chiếm đóng Hampton Roads và Norfolk. Trong lúc các lực lượng miền Bắc đuổi theo quân miền Nam đang rút lui trên Bán đảo theo hướng tây bắc về phía Richmond, đã diễn ra trận Williamsburg không phân thắng bại tại đồn Magruder, cách thủ đô thuộc địa cũ 1,5 km về phía đông.[21]

Cho đến cuối tháng 5, các lực lượng miền Bắc đã tiến được sâu nhiều dặm về phía Richmond, nhưng tốc độ rất chậm. McClellan đã lên kế hoạch cho một cuộc vây hãm quy mô lớn và mang theo rất nhiều kho tiếp tế đồ sộ cùng nhiều súng cối để bao vây, nhưng thời tiết xấu cộng với hệ thống đường sá tồi tệ đã khiến cho cuộc tiến công chậm như rùa bò. Và McClellan lại là một người có bản tính quá cẩn trọng. Ông ta e ngại sẽ phải tấn công một đội quân mà ông tin là mạnh gấp đôi mình. Thật ra, trí tưởng tượng và các hoạt động tình báo đã khiến ông phạm sai lầm; vì trong thực tế, tương quan lực lượng gần như là ngược lại. Trong khi rút lui từ từ trên Bán đảo, quân đội của Johnston đã tiến hành nhiều hoạt động tung hỏa mù. Đặc biệt, sư đoàn của John B. Magruder, một diễn viên nghiệp dư trước chiến tranh, đã lừa được McClellan bằng cách diễu binh phô trương với một số ít quân qua cùng một vị trí nhiều lần như là một đội quân lớn mạnh.[22]

Khi quân miền Bắc tiến về tuyến phòng thủ bên ngoài Richmond, họ bị sông Chickahominy chia cắt ra, làm giảm bớt khả năng chuyển quân qua lại dọc theo mặt trận. McClellan giữ phần lớn binh đoàn ở bờ bắc con sông, đợi McDowell từ bắc Virginia đến; chỉ còn 2 quân đoàn miền Bắc (IV và III) ở lại bờ nam. Dưới áp lực của tổng thống miền Nam Jefferson Davis và cố vấn quân sự của ông là Robert E. Lee, Johnston liền quyết định tấn công bộ phận yếu hơn của đối phương ở phía nam con sông, với hy vong sông Chickahominy lụt lội do mấy trận mưa lớn trước đó sẽ ngăn không cho McClellan tiến qua bờ nam. Trận Seven Pines (còn gọi là trận Fair Oaks) đã diễn ra trong 2 ngày 31 tháng 5– 1 tháng 6 năm 1862, không theo đúng kế hoạch của Johnston do bản đồ bị lỗi, cuộc tấn công của miền Nam thiếu sự phối hợp và viện binh miền Bắc vẫn qua được sông bất chấp lụt lội. Trận đánh bế tắc về mặt chiến thuật, nhưng miền Nam có được 2 thành quả chiến lược. Thứ nhất, Johnston đã bị thương trong trận chiến và được thay thế bằng viên chỉ huy tài giỏi hơn: Đại tướng Robert E. Lee, người đã lãnh đạo Binh đoàn Bắc Virginia đi đến nhiều thắng lợi trong chiến tranh. Thứ hai, tướng McClellan đã chọn cách đình chỉ các hoạt động tiến công nhằm tổ chức bao vây và đợi lực lượng tăng viện mà ông ta đang yêu cầu từ Tổng thống Lincoln. Không bao giờ ông ta còn lấy lại được đà tiến công chiến lược trước đó.[23]

Lee đã tận dụng khoảng thời gian nghỉ ngơi kéo dài 1 tháng để củng cố hệ thống phòng ngự Richmond và mở rộng các công sự phía nam sông James, kéo dài cho đến Petersburg. Chiều dài tổng cộng của tuyến phòng thủ mới này vào khoảng 50 km. Để có thêm thời gian hoàn thành phòng tuyến mới và chuẩn bị tấn công, Lee đã dùng lại chiến thuật nghi binh khiến cho một số lượng nhỏ quân lính trở nên có vẻ lớn mạnh hơn thực tế. Lee còn phái chuẩn tướng lữ đoàn kỵ binh của J.E.B. Stuart diễu trọn một vòng quanh đội quân miền Bắc (13 –15 tháng 6) để xác định vị trí cánh phải của quân miền Bắc. Ngoài ra, Lee đã ra lệnh cho Jackson đem quân tới vùng Bán đảo để tăng viện. Tuy nhiên, McClellan đã chuyển phần lớn lực lượng sang bờ nam sông Chickahominy, chỉ để lại quân đoàn V của thiếu tướng Fitz John Porter tại bờ bắc.[24]

Chuỗi trận Bảy ngày

Tiếp theo là giai đoạn Lee chuyển sang tấn công, dẫn đến một loạt trận đánh kéo dài trong 7 ngày (25 tháng 6–1 tháng 7) và đẩy lui được McClellan trở lại một vị trí an toàn nhưng không còn có tính đe dọa với miền Nam trên sông James. Trên thực tế McClellan là người mở màn chuỗi trận này ngày 25 tháng 6 bằng trận Oak Grove, tại đó 2 sư đoàn miền Bắc đã cố đánh chiếm khu đất mà McClellan dự định đặt các khẩu đội pháo bao vây. McClellan đã lên kế hoạch tấn công một lần nữa vào hôm sau nhưng đã phải ngưng lại do bị quân miền Nam tấn công trong trận Beaver Dam Creek hay trận Mechanicsville, ngày 26 tháng 6. Lee quan sát thấy rằng McClellan đóng quân ở cả hai bên bờ sông Chickahominy và có thể đánh bại từng phần một. Ông lập kế hoạch cho sư đoàn của A.P. Hill đánh vào trận tuyến quân của Porter trong khi Jackson tiến ra phía sau các vị trí của miền Bắc và đánh tập hậu họ. Tuy nhiên, Jackson đã đến các vị trí được phân công muộn, còn Hill lại bắt đầu tấn công mà không đợi Jackson, và bị đẩy lùi với tổn thất nặng nề. Mặc dù miền Bắc thắng lợi về chiến thuật, McClellan vẫn ra lệnh cho Porter bỏ bờ nam rút về với quân chủ lực vì lo sợ Porter sẽ bị bao vậy trước lực lượng miền Nam quá áp đảo vào buổi sáng. Porter lập tuyến phòng thủ mới tại gần Gaines' Mill, bảo vệ các cây cầu bắc qua sông Chickahominy.[25]

Lee tiếp tục tấn công trong trận Gaines's Mill, ngày 27 tháng 6, mở màn cho cuộc tấn công lớn nhất trong chiến tranh của phe miền Nam (nó diễn ra hầu như cùng địa điểm với trận Cold Harbor năm 1864 và có con số thương vong tương tự) nhằm vào trận tuyến của Porter. Cuộc tấn công này được phối hợp kém, và phòng tuyến của miền Bắc đã đứng vững gần một ngày, nhưng cuối cùng Lee vẫn đột phá thành công và McClellan lại phải rút lui về căn cứ vững chắc ở Harrison's Landing trên sông James.[26]

Trong hai ngày tiếp theo đã nổ ra nhiều trận đánh, đặc biệt là tại đồn điền Garnett và Golding và Savage's Station, McClellan tiếp tục rút lui còn Lee cố gắng cắt đường của đối phương. Trận Glendale ngày 30 tháng 6 là một trận đánh đẫm máu tại đó 3 sư đoàn quân miền Nam cùng hợp lực đánh các lực lượng miền Bắc đang rút lui sau trận White Oak Swamp, gần Frayser's Farm, một tên gọi khác của trận này. Do thể hiện kém cỏi của Stonewall Jackson, quân đội của Lee đã thất bại trong cố gắng cuối cùng nhằm tiêu diệt quân đội miền Bắc trước khi họ tới được sông James.[27]

Trận đánh cuối cùng trong Chuỗi trận Bảy ngày diễn ra ngày 1 tháng 7, với nhiều cuộc tấn công thiếu thận trọng của miền Nam vào phòng tuyến vững vàng của quân miền Bắc—được trấn giữ bởi những vị trí pháo binh và tàu hải quân thuộc đội tàu sông James—tại Malvern Hill. McClellan không có mặt ở chiến trường, lúc đó ông ta đang ở trên chiến hạm Galena; các viên tư lệnh quân đoàn của miền Bắc đã phối hợp đóng quân tại các vị trí nhưng không ai trong số họ nắm quyền chỉ huy toàn bộ trận đánh. Quân đội của Lee đã chịu tổn thất hơn 5.600 người cho mục tiêu này, so với 3.000 người bên phía miền Bắc. Mặc dù các viên chỉ huy quân đoàn miền Bắc nhận thấy họ có thể trụ vững trước những đợt tấn công tiếp theo của miền Nam, nhưng McClellan vẫn ra lệnh rút quân về Harrison's Landing.[28]

Trận Malvern Hill đánh dấu mốc kết thúc của Chuỗi trận Bảy ngày cũng như Chiến dịch Bán đảo. Binh đoàn Potomac rút lui về khu vực an toàn trên sông James, được bảo vệ dưới hỏa lực của các chiến hạm miền Bắc, và đóng ở đây cho đến tháng 8, rồi rút đi theo lệnh của Tổng thống Lincoln để chuẩn bị cho trận Bull Run thứ hai. Mặc dù McClellan vẫn tiếp tục chỉ huy Binh đoàn Potomac, Lincoln đã thể hiện sự thất vọng của mình bằng cách chỉ định thiếu tướng Henry W. Halleck thay vị trí tổng chỉ huy quân đội toàn miền Bắc trước đó của McClellan ngày 11 tháng 7 năm 1862.[29]

Cái giá mà cả hai bên phải trả cho chiến dịch đều rất cao. Binh đoàn Bắc Virginia của Lee chịu tổn thất gần 20.000 trong tổng số hơn 90.000 quân tham gia Chuỗi trận Bảy ngày, còn McClellan mất gần 16.000 trong tổng số 105.445 quân. Sau khởi đầu thành công trên Bán đảo cho thấy khả năng về việc kết thúc sớm chiến tranh, tinh thần quân miền Bắc bị suy sụp cùng với sự rút lui của McClellan. Mặc dù chịu thiệt hại lớn cùng với sự thể hiện chiến thuật vụng về của Lee, nhuệ khí quân miền Nam tăng vọt, và Lee có được tự tin để tiếp tục chiến lược tiến công của mình trong các chiến dịch tại Bắc Virginia và Maryland.[30]