Вілмор літав на літаках А-7 Corsair і &lt;a href="F/A-18"&gt;F/A-18&lt;/a&gt; Hornet, ніс службу в ВМФ на чотирьох авіаносцях: «Форрестол», «Джон Ф. Кеннеді (CV-67)», «Ентерпрайз» і на «Ейзенхауер». Брав участь у Війні в Перській затоці, операціях «Щит пустелі», «Буря в пустелі» і «Південна вахта» в небі над Іраком. Здійснив 21 бойовий виліт під час операції «Буря в пустелі» з палуби авіаносця «Джон Ф. Кеннеді». Як льотчик-випробувач ВМС Вілмор брав участь у всіх перших випробуваннях реактивного Т-45А, у тому числі — численні посадки на палубу авіаносця з великими кутами атаки, довів справу до сертифікації літака. До 2000 року, Вілмор за програмою обміну льотчиками-випробувачами і льотчиками-інструкторами між ВПС і ВМС США, служив у Льотній школі на авіабазі «Едвардс», в Каліфорнії. Баррі Вілмор мав більш 6200 годин нальоту і 663 посадки на палуби авіаносців, все це на тактичних реактивних літаках.