Gdy w 1861 w Stanach Zjednoczonych wybuchła wojna secesyjna, Willich od samego początku aktywnie werbował niemieckich imigrantów w płd.-zach. regionie Ohio i jako adiutant w stopniu porucznika wstępił do składającego się głównie z niemieckich imigrantów 9 ochotniczego pułku piechoty Ohio9 Ohio http://9thohioinfantry.yolasite.com/. Już po miesiącu zostaje awansowany na majora. Z pułkiem walczy w zachodniej Wirginii w zwycięskich bitwach: pod Rich Mountain (11 lipca 1861) oraz Carnifex Ferry (10 września 1861). 24 sierpnia 1861 gubernator Oliver P. Morton mianował go pułkownikiem i dowódcą 32 ochotniczego pułku piechoty Indiany, kolejnego „niemieckiego” oddziału w armii Unii32 Indiana http://32ndindianainfantry.yolasite.com/. Wyróżnia się w bitwach pod Rowlett’s Station (17 grudnia 1861) i pod Shiloh (6-7 kwietnia 1862). 17 lipca 1862 otrzymał stopień generała brygady ochotników (United States Volunteers – USV) i stanowisko dowódcy 6 Brygady składającej się z 4 pułków piechoty, w tym jego 32 pułk Indiana. W bitwie pod Stones River (31.12.1862-2.01.1863) dostał się do niewoli konfederatów i trafił do więzienia Libby w Richmond.