Yhdysvaltojen armeijassa oli Yhdysvaltain sisällissodan syttyessä 16 000 upseeria ja miestä. Heistä 313 upseeria lähti liittymään Konfederaation armeijaan.
Abraham Lincoln kehotti 15. huhtikuuta 1861 pohjoisten osavaltioiden kuvernöörejä toimittamaan 75 000 miliisimiestä, jotka palvelisivat kolme kuukautta kapinan kukistamiseksi. Virginia, Pohjois-Carolina, Arkansas ja Tennessee kieltäytyivät lähettämästä joukkoja ja liittyivät Konfederaatioon. Myös Kentucky ja Missouri olivat haluttomia toimittamaan miehiä, mutta päättivät olla asettumatta konfliktin osapuoleksi.
Jotkut osavaltiot vastasivat hyvin Lincolnin vetoomukseen vapaaehtoisista. Pennsylvanian kuvernööri tarjosi 25 rykmenttiä, kun taas Ohio tarjosi 22 rykmenttiä. Useimpia miehiä kannustettiin värväytymään osavaltioiden hallitusten tarjoamilla palkkioilla. Nämä rahat houkuttelivat köyhiä ja työttömiä. Myös monet mustat amerikkalaiset yrittivät liittyä armeijaan. Sotaministeriö ilmoitti kuitenkin nopeasti, ettei sillä ollut ”aikomusta kutsua hallituksen palvelukseen yhtään värillistä sotilasta”. Sen sijaan mustat vapaaehtoiset saivat töitä leirinhoitajina, tarjoilijoina ja kokkeina.
22. heinäkuuta 1861 kongressi antoi luvan 500 000 miehen vapaaehtoisarmeijan perustamiseen. Yksittäiset osavaltiot olivat edelleen vastuussa sotilaiden varustamisesta ja varustamisesta. Loppukesään mennessä vapaaehtoisiksi halukkaiden määrät kuitenkin laskivat dramaattisesti. Unionin armeija alkoi myös kärsiä kasvavasta karkurien määrästä.
Tammikuussa 1863 oli selvää, että pohjoisen osavaltioiden kuvernöörit eivät kyenneet keräämään riittävästi joukkoja unionin armeijaan. Liittovaltion hallitus hyväksyi 3. maaliskuuta värväyslain. Tämä oli ensimmäinen esimerkki asevelvollisuudesta tai pakollisesta asepalveluksesta Yhdysvaltojen historiassa. Päätös antaa miehille mahdollisuus välttää kutsunta maksamalla 300 dollaria sijaisen palkkaamisesta johti syytöksiin, joiden mukaan kyseessä oli rikkaan miehen sota ja köyhän miehen taistelu.
Abraham Lincoln oli nyt myös valmis antamaan hyväksyntänsä mustien rykmenttien muodostamiselle. Hän oli vastustanut toukokuussa 1862, kun kenraali David Hunter alkoi värvätä mustia sotilaita 1. Etelä-Carolinan (afrikkalaista syntyperää olevaan) rykmenttiin. Hän ei kuitenkaan sanonut mitään, kun Hunter perusti vuonna 1863 kaksi muuta mustaa rykmenttiä.
Massachusettsin kuvernööri John Andrew, orjuuden intohimoinen vastustaja, aloitti mustien sotilaiden värväämisen ja perusti 5. Massachusettsin (värillisten) ratsuväkirykmentin sekä 54. Massachusettsin (värillisten) ja 55. Massachusettsin (värillisten) jalkaväkirykmentit.
Ilmoittautumislaki johti värväysseurakuntamellakoihin useissa amerikkalaisissa kaupungeissa. Detroitissa oli raskaita ihmishenkien menetyksiä, mutta pahimmat mellakat tapahtuivat New Yorkissa heinäkuussa. Joukko sytytti afroamerikkalaisen kirkon ja orpokodin tuleen ja hyökkäsi New York Tribunen toimistoon. Irlantilaissiirtolaisten aloittamien mellakoiden pääasialliset uhrit olivat afroamerikkalaisia ja orjuudenvastaisen liikkeen aktivisteja. Unionin armeija lähetettiin paikalle, ja sen oli avattava tuli mellakoitsijoita vastaan saadakseen kaupungin hallintaansa. Mellakoiden päättyessä lähes 1 000 ihmistä oli kuollut tai haavoittunut.
Yhdysvaltojen sisällissotaan osallistuneista arviolta 75 215 oli vakinaisia sotilaita, 1 933 779 vapaaehtoisia, 46 347 kutsuttuja ja 73 600 varusmiehiä. Yli 250 000 miestä kotiutettiin kunniallisesti palveluksessa saadun haavan, tapaturman tai sairauden aiheuttaman fyysisen vamman vuoksi. Virallisesti 201 397 miestä karkasi, joista 76 526 pidätettiin ja palautettiin rykmentteihinsä.
Unionin armeijassa palvelleista 2 128 948 miehestä tiedetään kuolleen yhteensä 359 528. Tähän sisältyi 67 058 miestä, jotka kuolivat taistelussa, 43 012 miestä, jotka kuolivat haavoihinsa, ja 224 586 miestä oli tautien uhreja. Lisäksi 24 872 kuoli onnettomuuksissa tai kuoli muihin syihin.