ב-1860, פרנל הגיע לארצות הברית והצטרף לצבא ארצות הברית בברוקלין, ניו יורק, כאשר מלחמת האזרחים האמריקאית החלה בשנה שלאחר מכן. הוא הפך לחבר בגדוד הרביעי של חיל הפרשים המתנדבים של ניו יורק, הידוע בכינויו "הקציני הרכב של דיקל", שירת בעיקר בצבא הפוטומק. במהלך השנתיים הראשונות של המלחמה, הוא היה חלק ממערכותיו של קולונל לואיס בלנקר בעמק שננדואה ובמערב וירג'יניה. הוא גם ראה פעולה בקרב קרוס קיס, פורט רפובליק, הר סידר, ובקרב בול ראן השני. עם חיל הפרשים, הוא גם נלחם בקרב של פרדריקסבורג, בברלי פורד, תחנת ברנדי, פשיטת סטונמן, אלדי ומילבורג. ב-21 ביוני 1863, הוא נתפס לאחר שהוביל תקיפה כושלת של חיל הפרשים בקרב אפפרוויל ונחזיק זמן קצר כאסיר מלחמה. הוא נמלט חודשיים לאחר מכן והגיע לפיטרסבורג, מערב וירג'יניה, שם הוא התאחד עם הגדוד שלו. מאוחר יותר הוא ראה פעולה במלחמות של המדבר, Spotsylvania, תחנת טרוויליאן, פיטרסבורג, לי של מילס, וינצ'סטר
וסידר קריק בין פעילויות אחרות.