В 1919 году за участие во Всемирной выставке года в Лондоне он стал стипендиатом Кембриджского университета, где изучал геологию у . С 1923 года Тилли работал в Кембриджском университете, став профессором геологии в 1931 году. Большую часть оставшейся жизни он провёл в Англии, хотя в 1938—1939 годах находился Австралии и посещал её после Второй мировой войны. В 1931 году учёный был назначен профессором минералогии и петрологии вновь созданной кафедры в колледже "Trinity Hall" Кембриджского университета.