Den 31. mars 1930 ble han etter ønske fra den dødssyke Limburg-biskopen Augustinus Kilian utnevnt til koadjutorbiskop og til titularbiskop av . Etter biskop Kilians død den 30. oktober samme år ble Hilfrich utnevnt av pave Pius XI til hans etterfølger. Bispevielsen fant sted i kirken St. Bonifatius i Wiesbaden, og ble foretatt av erkebiskop Karl Fritz. Medkonsekrerende varbiskop Josef Damian Schmitt av Fulda og biskop Ludwig Maria Hugo av Mainz.