Географ, картограф, член-корреспондент Петербургской АН (1892 г.), генерал-лейтенант(1894 г.), сенатор. В 1862 г. окончил Михайловскую Артиллерийскую академию, а в 1866 г. — геодезическое отделение Академии Генерального штаба. Автор гипсометрических карт европейской части России. Руководил нивелировкой Аральского и Каспийского морей (1874 г.), определил абсолютные высоты уровней этих морей. Аналогичные работы выполнял на Ладожском, Онежском и Ильменском озерах. Определил длину важнейших рек России. Установил и нанес на карту главный водораздел Земного шара, а также водораздел между Атлантическим океаном, с одной стороны, Индийским и Тихим — с другой. Именем Тилло названы несколько географических пунктов. Похоронен в Петербурге на Смоленском лютеранском кладбище.