En 1860, Parnell chegou aos Estados Unidos e uniuse ao Exército dos Estados Unidos en Brooklyn, Nova York cando a Guerra Civil Americana comezou o ano seguinte. Converteuse en membro do 4o Regimento de Cabalería Voluntaria de Nova York, popularmente coñecido como "Dickel's Mounted Rifles", servindo principalmente co Exército do Potomac. Durante os dous primeiros anos da guerra, formou parte das campañas do coronel Louis Blenker no val de Shenandoah e Virxinia Occidental. Tamén participou nas batallas de Cross Keys, Port Republic, Cedar Mountain e na Segunda Batalla de Bull Run. Co Cuerpo de Cabalería, tamén loitou nas batallas de Fredericksburg, Beverly Ford, Brandy Station, Stoneman's Raid, Aldie e Middleburg. O 21 de xuño de 1863, foi capturado despois de liderar unha carga de cabalería fallida na Batalla de Upperville e foi brevemente preso de guerra. Escapou dous meses despois e dirixiuse a Petersburg, Virxinia Occidental, onde se reuniu co seu rexemento. Máis tarde participou nas batallas de Wilderness, Spotsylvania, Trevilian Station, Petersburg, Lee's Mills, Winchester
e Cedar Creek entre outros compromisos.