לאחר שחזר לאוסטרליה, וילטון מונה לגדיר אחראי על הממשל במפקדה המזרחית, התפקיד המנהלי הראשון שלו. בנובמבר 1955 הוא הועבר למטה הכללי במפקדה, שם הוא היה אחראי על מודיעין, מבצעים ותוכניות, והשתתף בהכנות האוסטרליות לתרגילים SEATO. ב-24 במרץ 1957 הועלה לדרגת מייג'ור גנרל והפך למפקד הקולג' הצבאי המלכותי בדנטרון. אף על פי שלא היה דתי מאוד, וילטון ראה את עצמו אחראי לפיתוח הרוחני והמוסרי של הקאדטים הצעירים; הוא הקפיד להשתתף באופן קבוע במצעד בכנסייה, ובשנת 1959 פתח באופן אישי בקשה לכספים ציבוריים לבניית הקפלה הזיכרון של אנזאק בקולג', אשר ייפתח בשנת 1966. המטרה העיקרית שלו, עם זאת, הייתה אקדמית: מודאג כי בוגרי היו בסיכון ליפול מאחורי עמיתיהם בעלי הכשרה גבוהה יותר בתעשייה ובשירות הציבורי, הוא עבד בחריצות כדי להפוך את המכללה למוסד למתן תארים; זה התגשם בשנת 1967. מיוני 1960 עד 1962, וילטון היה ראש משרד התכנון הצבאי במטה SEATO בבנגקוק. הוא האמין בתאילנד להיות אסטרטגית חיוני, הצהיר "אם אתה רוצה להחזיק דרום מזרח אסיה, אתה צריך להחזיק תאילנד". מעמדו איפשר לו להתבונן מקרוב במצב ההדרדר בלאוס
, שאיימה להתפשט לתאילנד, והרכז הגדל של המעצמות המערביות בדרום וייטנאם. הוא מונה לחבר מסדר האמבטיה (CB) בשנת 1962 לכבוד יום ההולדת של המלכה, בפרט על "התמסרותו המובהקת לחובה ועל מטרתו הבלתי נשכחת" כקומנדנט של דנטרון. ב-21 בינואר 1963 הועלה וילטון למפקד סגן-גנרל והפך למפקד המטה הכללי של צה"ל. הוא ירש את סגן-גנרל סר רג'ינלד פולארד. בשנת 1964 הוא מונה לגיבור מפקד במסדר האימפריה הבריטית (KBE).