Olympialaisissa Gillmeister edusti Saksaa kerran, vuonna 1936 Berliinissä. Tuolloin hän oli mukana pronssia saavuttaneessa 4 x 400 metrin viestijuoksun joukkueessa. Hän oli mukana myös vuoden 1934 EM-kilpailuissa, joissa oli voittamassa kultaa pikaviestistä. 100 metrin ennätyksensä 10,5 Gillmeister juoksi vuonna 1934.