Gilmour ble deretter sogneprest i i Portsmouth, og utførte også folkemisjonsarbeid i Ironton, Gallipolis, Vinton og Wilkesville. I 1857 etterfulgte han pastor James Frederick Wood som sogneprest i i Cincinnati, der Gilmour etablerte en sogneskole. Han tjente kort som professor ved (1868–1869) før han ble utnevnt til sogneprest for i Dayton.