Dort erlebte Hiltl 1914 den Ausbruch des Ersten Weltkrieges und nahm an den Offensiven gegen Serbien teil (vgl. dazu Schlacht am Jadar, Schlacht an der Drina und Schlacht an der Kolubara), ab November 1914 bereits als Kommandant eines Bataillons des Infanterie-Regiments Nr. 84 „Freiherr von Bolfras“. Mit dem Kriegseintritt Italiens 1915 wurde das von Hiltl kommandierte Bataillon kurzzeitig an die nun neu hinzugekommene Südwestfront verlegt, nahm anschließend an der Niederwerfung Serbiens teil und kehrte im März 1916 wieder auf den italienischen Kriegsschauplatz zurück. Bis es Anfang 1918 mit anderen Truppenkörpern zu einem neuen Regiment verschmolzen wurde, blieb Hiltl dessen Bataillonskommandant. Danach fungierte er – mittlerweile im Rang eines Oberstleutnants – als Kommandant des Feldjägerbataillons Nr. 21. Bei Kriegsende geriet der für seine Verdienste mehrfach ausgezeichnete und auch verwundete Hiltl in italienische Gefangenschaft, aus der er im August 1919 nach Österreich heimkehrte.