בתחילת השנה שלאחר מכן הוא הפך לסגן-גנרל בשירות הפרוסי, ובתפקיד המפקד של חיל הצבא השלישי (עם קרל פון קלוזביץ כמפקד הצוות שלו) הוא השתתף במערכה ווטרלו. מהשדה של ליגני הוא פרש עם שאר צבאו של בלייצ'ר על וואבר, וכשהגופים האחרים צעדו לכיוון ווטרלו, פון טילמן הגן על התנועה הזו נגד גראוצ'י, נלחם בקרב וואבר
(1819 יוני 1815), ובכך תרם באופן חומרי לניצחון בווטרלו.