Seit 2002 ist Tillmann Mitglied des Deutschen Bundestages. 2002 und 2005 zog sie über die Landesliste Thüringen in den Bundestag ein. Zur Bundestagswahl 2009, 2013 und 2017 gewann sie in ihrem Heimatwahlkreis, den Bundestagswahlkreis Erfurt – Weimar – Weimarer Land II, das Direktmandat für die CDU. Sie ist Vorsitzende der Arbeitsgruppe Finanzen der &lt;a href="CDU/CSU-Bundestagsfraktion"&gt;CDU/CSU-Bundestagsfraktion&lt;/a&gt; und seit 2014 finanzpolitische Sprecherin der Bundestagsfraktion der CDU/CSU. Außerdem ist sie ordentliches Mitglied im Finanzausschuss, im Vermittlungsausschuss und stellvertretendes Mitglied im Haushaltsausschuss.