Kiam la New York State Agricultural College (poste kunfandita en Cornell University) estis fondita en Ovidio, New York, Kimball iĝis Profesoro pri Kemio kaj Ekonomia Geologio. Kun la ekapero de la Usona Enlanda Milito en 1861, la prezidanto de la kolegio, Maj. M. R. Patrick estis nomumita Brigadgeneralo de Volontuloj; Kimball iĝis la Ĉefo de Stabo de Brig. Gen. Patrick, kun la rango de kapitano. Li vidis kampan servon sub Maj. Gen. Irvin McDowell, kaj ĉeestis ĉe la Dua Batalo de Bull Run (la 28-an de aŭgusto ĝis la 30-an de aŭgusto 1862); la Batalo de Chantilly
(la 1-an de septembro 1862); la Batalo de Suda Monto (la 14-an de septembro 1862); la Batalo de Antietam (la 17-an de septembro 1862); la Batalo de Fredericksburg (la 11-an de decembro 1862); la Batalo de Chancellorsville (la 30-an de aprilo - la 6-an de majo 1863); kaj la Batalo de Gettysburg (la 1-an de julio 1863). Brigadgeneralo Patrick tiam estis nomumita Provost Marshal of the Army of the Potomac (Provostmarŝalo de la Armeo de la Potomac), kaj kapitano Kimball akompanis lin tien, servante en la Ĝenerala Stabo sub generaloj George B. McClellan, Ambrose Burnside, Joseph Hooker, kaj George Meade sinsekve.