2005 trat Hilz der Auslandsgruppe Europa der FDP bei. 2007 wechselte er in die Bremer FDP. Dort gehört er dem FDP Kreisverband Bremerhaven an, dessen Kreisvorsitzender er seit 2020 ist. Davor war er seit 2008 stellvertretender Vorsitzender. Im Juni 2011 wurde Hilz in Nachfolge von Oliver Möllenstädt im dritten Wahlgang zum Landesvorsitzenden der Bremer FDP gewählt. Er wurde viermal wiedergewählt: Am 28. April 2012 einstimmig und am 12. April 2014 mit 96 % der Stimmen. Bei seiner dritten Wiederwahl am 8. April 2016 erhielt er 91,5 % der Stimmen. Im April 2018 wurde er mit 93 % der Stimmen zum vierten Mal wiedergewählt. Am 10. Oktober 2020 kandidierte Hilz nicht erneut für den Landesvorsitz. Thore Schäck wurde zu seinem Nachfolger gewählt. Von 2011 bis 2013 war Hilz ständiger Gast im Bundesvorstand der FDP. Von Mai 2013 bis Mai 2021 war Hilz gewähltes Mitglied des Bundesvorstands der FDP. Bei den Bundestagswahlen 2013 und 2017 kandidierte Hilz als Direktkandidat im Wahlkreis Bremen II (Bremerhaven/Bremen-Nord). Er war Spitzenkandidat der FDP Bremerhaven zu den Bürgerschaftswahlen am 10. Mai 2015 und 2019. Als solcher erreichte er 2015 als einer von sechs Liberalen den Einzug ins Parlament und wurde am 26. Mai 2019 erneut in die Bürgerschaft gewählt.