Im Ersten Balkankrieg (1912–1913) befehligte Tantilow die Artillerie der 3. bulgarischen Armee, welche über das Strandscha-Gebirge im türkischen Ostthrakien einfiel. Er nahm dabei an der Schlacht von Lüleburgaz, an der Schlacht von Bunarchisar und an der Schlacht von Lozengrad teil. Im Zweiten Balkankrieg (1913) kämpfte er bei Tran erneut erfolgreich gegen serbische Einheiten. Nach dem Krieg wurde er zum Generalmajor ernannt und ging am 5. Dezember 1914 in die Reserve über.