В 1618 году, к началу Тридцатилетней войны, под командованием фельдмаршала Тилли была хорошо обученная и дисциплинированная армия. В 1620 году он во главе войск Католической лиги (главой ее был герцог Максимилиан Баварский) вторгся в Богемию. В сражении у Белой Горы его 25-тысячная армия разбивает 21-тысячное войско протестантов-чехов под командованием Христиана Ангальтского. До подхода неприятеля чехам не удалось из-за нехватки лопат устроить на горе полевые укрепления.

Утром 8 ноября баварские войска переправились через ручей Шарка и по приказу Тилли развернулись фронтом к позиции протестантов. После этого католическое командование собралось на военный совет, на котором фельдмаршал настоял на атаке чешских позиций на Белой Горе. Чешская армия была построена для сражения в три линии: третью линию составили 5 тысяч венгерских кавалеристов.

Одно из крупнейших сражений Тридцатилетней войны продолжалось два часа. Боевое построение войск Католической лиги оказалось более предпочтительным: вводом в бой свежих сил Тилли постоянно усиливал давление на чешские позиции и в итоге вынудил противника в беспорядке отступить с Белой Горы. Чехи потеряли пять тысяч человек и лишились всей своей артиллерии.

Оттесненное от Белой Горы чешское войско укрылось за стенами Праги. Его командование решило не сопротивляться, а капитулировать. Войдя в Прагу, армия католиков учинила там расправу над участниками восстания против правления австрийской династии Габсбургов. После этого фельдмаршал фон Тилли во главе своей армии вторгся в Германию, где одержал ряд побед над немецкими протестантами. Он повел наступление по левому берегу реки Везер, но не смог овладеть городом Нинбургом.

Вскоре войска Тилли начали сражаться против протестантов в союзе с испанцами. Католики захватили город Гейдельберг и одержали победу в сражении под Штадтгольмом. Каждый раз победители чинили над местными противниками по вере кровавые расправы.

22 июня 1622 года близ Хехста произошло сражение между 33-тысячной имперской армией Габсбургов и их католических союзников под командованием фельдмаршала Тилли и 20-тысячной пфальцской армией герцога Христиана Брауншвейгского. События того дня сразу же стали складываться не в пользу противников Тилли. Герцог Христиан не смог соединиться с отрядом генерала фон Мансфельда и отступил, решив удержать за собой мост через реку Майн. Пфальцские войска укрепились в деревне, которая прикрывала собой мост.

Полки Тилли своей неожиданной и сильной атакой застали врасплох войска герцога Брауншвейгского. Пфальцская армия, несмотря на 5-часовое мужественное сопротивление не смогла удержать деревни и самого моста и была разбита. В тот день она потеряла около 12 тысяч человек убитыми, ранеными и пленными. Потери католических войск оказались меньшими, хотя они и атаковали неприятеля.

В 1623 году Тилли одержал еще одну победу над протестантами. 9 августа в сражении у Штадтлона он разбил объединенное войско германских протестантских монархов под командованием все того же герцога Христиана Брауншвейгского, с которым на поле брани встретился во второй раз.

Тилли успешно воевал и против армии датского короля Христиана IV. Тот двинул часть своих войск в Вестфалию для занятия епископств Мюнстер и Оснабрюк и соединения с ландграфом Гессенским. Баварский полководец разгадал этот маневр и поспешил покинуть берега Везера. Армия Католической лиги по пути овладела всеми укреплениями протестантов, захватив города Мюнден и Геттинген, и в конце концов вынудила короля Дании вступить в сражение.

26 августа 1626 года при деревне Луттер (Луттер-на-Баренберге) близ города Баренберга произошла одна из крупных битв Тридцатилетней войны. Союзником баварского полководца в ней стал австрийский военачальник Валленштейн. Датская армия потерпела полное поражение и отступила с поля боя, оставив на нем около 4 тысяч убитых и 2 тысяч раненых и пленных и очистив замок Луттер. Победителям достались 60 неприятельских знамен, вся артиллерия — 22 пушки и обоз с большими запасами солдатской амуниции. За эту победу Иоганн фон Тилли был удостоен графского титула.

Победа при Луттере имела большое значение для Католической лиги. Войска Тилли и Валленштейна овладели Голштинией, Шлезвигом и Ютландией, вытеснив оттуда датские протестантские войска. Теперь у короля Дании Христиана IV, потерявшего все крепости в своих немецких владениях, оставалась только Глюкштадт.

В 1630 году в Регенсбурге состоялось собрание курфюрстов — монархов католических германских государств, входивших в Священную Римскую империю. Валленштейн был смещен с поста главнокомандующего, а на его место по предложению императора Фердинанда II назначили фельдмаршала графа Иоганна фон Тилли. Вызвано это было тем, что в Тридцатилетнюю войну вступила протестантская Швеция. Для Католической лиги наступили трудные времена.

Шведский король Густав-Адольф показал себя крупным военным реформатором. Созданная им мобильная армия с легкой артиллерией раз за разом стала разбивать неприятельские католические войска, использовавшие в бою построение "терико". Оно уже устарело и не отвечало требованиям времени. Сам Тилли высоко оценивал нового коронованного противника Католической лиги:

"Король Шведский — это враг, наделенный великой мудростью и такой же храбростью, закаленный в войне, находящийся в расцвете сил. Его распоряжения превосходны, его средства немалы; сословия его страны выказали ему чрезвычайную преданность. Его армия, состоящая из шведов, немцев, ливонцев, финнов, шотландцев и англичан, благодаря слепому повиновению объединена в единую нацию. Это такой игрок, что не потерять в игре с ним — уже значило бы выиграть слишком много".

Чтобы остановить наступление шведов на немецкой земле, имперский полководец решил сосредоточить свои войска в западной части Германии. Он сделал город Магдебург, стоявший на перекрестке стратегически важных путей, своей главной тыловой базой.

Первые же столкновения со шведами показали, что у военного вождя Католический лиги появился опасный соперник. 22 июля 1631 года граф Тилли, имея под своим командованием 25-тысячную армию, атаковал у Вербена укрепленный лагерь шведских войск короля Густава-Адольфа. Однако наступавшие имперцы не выдержали огня шведских батарей и удара королевской кавалерии и отступили. Тилли после первой неудачи хотел повторить штурм лагеря, но узнав о приближении 9-тысячного шведского отряда к Вербену, увел свою армию с поля боя.

Перед этим Тилли предпринял неудачный поход от Франкфурта-на-Одере в Померанию, чтобы освободить осажденные шведами католические гарнизоны крепостей Кольберг (державшейся уже пять месяцев) и Деммин. Однако имперский полководец не успел прийти на помощь: крепости сдались королю Густаву-Адольфу. Тогда Тилли атаковал походный лагерь шведских войск у Шведта, но успеха не имел. После этой неудачи он повернул армию католиков и двинулся по берегам реки Эльбы к Магдебургу.

Магдебургский гарнизон насчитывал всего 2 тысячи солдат и офицеров, не считая вооруженных горожан. Тилли начал осаду укрепленного города по всем правилам военного искусства, подведя осадные траншеи к самому городскому валу. В ходе бомбардировки Магдебурга удалось обрушить одну из крепостных башен. Скоро у осажденных кончился порох, и их артиллерия замолчала. Во время штурма в самом начале боя был убит магдебургский комендант Фалькенберг, и гарнизон, оставшись без начальника, не устоял перед неприятелем.

Солдаты-католики фельдмаршала Тилли разрушили Магдебург и в порыве религиозного фанатизма истребили большую часть его защитников и горожан. Особенно зверствовали имперские наемники-хорваты и валлоны. Из 30 тысяч жителей в живых осталось только 5 тысяч. Полководец Священной Римской империи получил прозвище "Палач Магдебурга". Это была его последняя победа в Тридцатилетней войне.

Фанатическая жестокость католика Иоганна фон Тилли не знала границ. Захватив в марте 1631 года город Нейбранденбург, католические войска учинили кровавую расправу над капитулировавшим шведским гарнизоном. В ответ на это король Густав-Адольф после взятия города Франкфурта-на-Одере, где Тилли оставил для его обороны 8-тысячный гарнизон, отдал город на трехчасовое разграбление своим солдатам-протестантам, уступив их ярости и безумству.