Tilghman est nommé colonel du 3rd Kentucky Infantry le , peu de temps après le début de la guerre de Sécession. Il est promu au brigadier général dans l'armée des États confédérés, le . Lorsque le général Albert Sidney Johnston recherche un officier pour créer des positions défensives sur les rivières vulnérables Tennessee et Cumberland, il n'est pas au courant de la présence de Tilghman dans son département, et un autre officier est choisi. Cependant, le gouvernement Richmond souligne la formation d'ingénieur de Tilghman et il est finalement choisi pour la tâche. Les sites d'origine des forts Henry et Donelson sont sélectionnés par un autre général, Daniel S. Donelson, mais Tilghman est ensuite placé au commandement et reçoit l'ordre de les construire. La localisation géographique du fort Henry est extrêmement mauvaise, et située sur une plaine inondable de la rivière Tennessee, mais Tilghman ne remet pas en cause son emplacement jusqu'à ce qu'il soit trop tard. Par la suite, il écrit amèrement dans son rapport que le fort Henry est dans une . Il dirige également de manière décousue sa construction imposée et celle du petit fort Heiman, situé sur la rive du Kentucky du Tennessee, et se querelle avec les ingénieurs affectés à la tâche. Il réussit à faire un travail plus louable pour la construction du fort Donelson, qui est situé sur un sol sec, commandant la rivière.