Auch international war Gillen erfolgreich: 1949 wurde er Vize-Weltmeister in der Einerverfolgung der Amateure (hinter Fausto Coppi); 1952 sowie 1954 jeweils Dritter bei den Profis. Am 20. November 1955 stellte er zudem einen Weltrekord über fünf Kilometer in der Halle auf der 200 Meter langen Radrennbahn im neueröffneten „Palazzo dello Sport“ in Mailand auf (6:19, 40 min), die vom Münsteraner Architektenbüro Schürmann geplant worden war. Der Rekord hatte allerdings nur vier Wochen Bestand, bis er vom Schweizer Rennfahrer René Strehler um fünf Sekunden unterboten wurde.