Per il prossimo anno e mezzo, Carlin comandò la 2a Brigata, 1a Divisione del XX Corpo. Partecipò alla campagna di Tullahoma e alla successiva battaglia di Chickamauga. Nell'autunno del 1863, combatté a
Lookout Mountain e Missionary Ridge durante le battaglie per Chattanooga. Nell'estate del 1864, guidò la sua brigata nella campagna di Atlanta, prendendo un breve congedo durante la campagna per tornare in Illinois per sposarsi. Fu promosso al comando della divisione prima della battaglia di Jonesboro a settembre. Ha poi preso parte alla marcia di Sherman verso il mare e alla cattura di Savannah, in Georgia.