Sein Studium der Biologie und der Ökologie an der Johann Wolfgang Goethe Universität in Frankfurt am Main und an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel sowie dem Max-Planck-Institut für Limnologie in Plön schloss Dr. Tilmann 1984 mit seiner Promotion ab. Nach seiner Tätigkeit als Laborleiter der Toxikologie bei Henkel in Düsseldorf sowie als Hochschulassistent an der technischen Universität in Darmstadt begann Dr. Tillmann seine Karriere Bei BASF in Ludwigshafen: Zunächst als Gruppenleiter für Altstoffe und Stoffbewertungen, dann als persönlicher Assistent des Bereichsleiters Umwelt, Sicherheit und Energie. Nach drei Jahren als Executive Director Production & Logistics bei CEFIC (European Chemical Industry Council) in Brüssel (2001 – 2004) kehrte Dr. Tillmann als Senior Vice President Verbands- und Regierungsbeziehungen und später dann als Senior Vice President Sicherheit und Gefahrenabwehr zu BASF nach Ludwigsburg zurück. 2008 wurde Dr. Tillmann zum Hauptgeschäftsführer des Verbandes der Chemischen Industrie (VCI) ernannt. Diese Position hatte er bis 2019 inne.