Kai Niujorko valstijos žemės ūkio koledžas (vėliau sujungtas su Kornelo universitetu) buvo įkurtas Ovide, Niujorke, Kimballas tapo chemijos ir ekonominės geologijos profesoriumi. 1861 m. prasidėjus Amerikos pilietiniam karui, kolegijos prezidentas, majoras M. R. Patrikas buvo paskirtas savanorių brigados generolas; Kimball tapo brigados generolio Patriko štabo viršininku, kapitono laipsniu. Jis dalyvavo karo lauko tarnyboje ir dalyvavo antroje Bull Runo mūšyje (1862 m. rugpjūčio 28-30 d.); Chantilly mūšyje
1862 m. rugsėjo 1 d.; Pietų kalno mūšis (1862 m. rugsėjo 14 d.); Antietamo mūšis (1862 m. rugsėjo 17 d.); Fredericksburgo mūšis (1862 m. gruodžio 11-15 d.); Chancellorsville mūšis (1863 m. balandžio 30 d. - gegužės 6 d.); ir Gettysburgo mūšis (1863 m. liepos 1 d.). Vėliau brigados generolas Patrikas buvo paskirtas Potomaco armijos maršalo provostu, o kapitonas Kimballas jį lydėjo ten, tarnaudamas generolų George'o B. McClellano, Ambrose'o Burnside'o, Joseph'o Hooker'o ir George'o Meade'o vadovaujamuose generolų štabuose.