השלים את המשפט הבא: כאשר הקולג' החקלאי של מדינת ניו יורק (שהתמזג מאוחר יותר עם אוניברסיטת קורנל) הוקם באוביד, ניו יורק, קימבל הפך לפרופסור לכימיה וגיאולוגיה כלכלית. עם פרוץ מלחמת האזרחים האמריקאית ב-1861, נשיא הקולג', מייג'ור מ. ר. פטריק, מונה לגנרל חטיבה של המתנדבים; קימבל הפך למפקד המטה של בריגדנרל פטריק, בדרגת קפטן. הוא ראה שירות שדה תחת מייג'ור גנרל אירווין מקדואל, והיה נוכח בקרב השני של בול רן (אוגוסט 28-30, 1862).
קרב צ'אנטילי (1 בספטמבר 1862); קרב סאות' מאונטיין (14 בספטמבר 1862); קרב אנטיטאם (17 בספטמבר 1862); קרב פרדריקסבורג (11-15 בדצמבר 1862); קרב צ'נסלורסוויל (30 באפריל - 6 במאי 1863); וקרב גטיסבורג (1 ביולי 1863). לאחר מכן מונה גנרל פטריק למרשל של צבא הפוטומק, וקפטן קימבל ליווה אותו לשם, שירת בצבא תחת הגנרלים ג'ורג' מקללן, אמברוז ברנסייד, ג'וזף הוקר וג'ורג' מיד.