Þegar Landbúnaðarháskólinn í New York (sem síðar sameinaðist Cornell háskólanum) var stofnaður í Ovid í New York, varð Kimball prófessor í efnafræði og efnahagsfræðilegri jarðfræði. Þegar bandaríska borgarastyrjöldin braust út árið 1861 var forseti háskólans, Major M. R. Patrick, ráðinn að brigadegeneral sjálfboðaliða; Kimball varð yfirmaður brigadegeneral Patrick, með röð skipstjóra. Hann vann undir stjórn Irvin McDowell hershöfðings og var viðstaddur í seinni slaginu við Bull Run (28. og 30. ágúst 1862);
(1. september 1862); Slag í Suðurfjöllum (14. september 1862); Slag í Antietam (17. september 1862); Slag í Fredericksburg (11-15. desember 1862); Slag í Chancellorsville (30 apríl - 6. maí 1863); og Slag í Gettysburg (1. júlí - 3. júlí 1863). Patrick var þá ráðinn yfirhershöfðingi í Potomac-hernum og Kimball skipstjóri fylgdi honum þar og starfaði í aðalstöðvunum undir hershöfðungunum George B. McClellan, Ambrose Burnside, Joseph Hooker og George Meade.