Nel maggio 1862, dopo l'evacuazione di Norfolk da parte delle forze del Sud durante la Campagna della Penisola, aiutò nella costruzione delle difese di Richmond sul fiume James intorno a Drewry's Bluff
- No, no. Poco tempo dopo, guidò la sua brigata nella battaglia di Seven Pines e nella battaglia di Malvern Hill. Dopo la difesa di Richmond, la brigata di Mahone fu assegnata dalla divisione di Huger alla divisione di Richard H. Anderson e combatté nella successiva battaglia di Second Bull Run, dove Mahone fu colpito al petto mentre guidava la sua brigata in una carica attraverso Chinn Ridge. Piccolo di statura, e pesante solo 5 kg, era soprannominato "Piccolo Billy". Come ha detto uno dei suoi soldati, "Era un soldato per ogni centimetro, anche se non c'erano molti centimetri di lui". Otelia Mahone lavorava a Richmond come infermiera, quando il governatore della Virginia John Letcher mandò la notizia che Mahone era stato ferito alla Seconda Bull Run, ma aveva ricevuto solo una "ferita di carne". Si dice che lei abbia risposto "Ora so che è grave perché William non ha carne alcuna".