Während des Deutschen Krieges von 1866 kämpfte Wilhelmi bei Nachod, Skalitz, Schweinschädel und Königgrätz. Während der Mobilmachung zum Deutsch-Französischen Krieg wurde er am 17. Juni 1870 zum Major befördert und als Kommandeur in die III. Abteilung des Feld-Artillerieregiments Nr. 7 versetzt. Er kämpfte bei Spichern, Colombey und Gravelotte. Ferner kämpfte er bei der Belagerung von Metz sowie den Gefechten bei Woippy, Marnay, Vorges und Pontarlier. Dafür erhielt er am 6. September 1870 das Eiserne Kreuz 2. Klasse und am 9. April 1872 auch das Eiserne Kreuz 1. Klasse.