Tilton hrála zpočátku v televizních seriálech Happy Days a Eight Is Enough. Ve filmu se poprvé objevila po boku Jodie Foster ve filmu Freaky Friday (1976). V roce 1978 se Tiltonová objevila ve filmu Johna Miliuse Velká středa. V následujícím roce prorazila, když získala roli Lucy Ewingové, prohnané, lišácké a často frustrované vnučky Johna „Jocka“ Ewinga staršího a bývalé Eleanor „Ellie“ Southworthové v televizním seriálu Dallas po boku herců Jima Davise, Barbary Bel Geddesové a Larryho Hagmana, a to v letech 1978-1985 a 1988-1990. V roce 1980 se objevila také v jedné epizodě spin-offu seriálu Knots Landing. Na vrcholu své dallaské slávy dostávala plat 50 000 dolarů za epizodu, objevila se na 500 obálkách časopisů a její televizní svatba v roce 1981 přilákala 65 milionů diváků.
Tiltonová je také zpěvačka, své pěvecké schopnosti propůjčila v epizodě seriálu Dallas s názvem „Runaway“ z roku 1978, v níž hostoval Greg Evigan. V roce 1984 vydala tanečně-popový singl „C’est La Vie“, který se stal hitem v několika evropských zemích, nikoli však ve Spojených státech. V letech 1979 a 1991 se objevila v pořadu Cirkus hvězd, přičemž při jedné příležitosti vystupovala jako dívka, která je terčem vrhače nožů, oblečená do zlatých bikin. Tiltonová se také objevila v herních pořadech, jako jsou Family Feud, Battle of the Network Stars, Hollywood Squares, Pyramid, 1 vs. 100 a Catch 21, včetně účasti v porotě syndikované verze Match Game v letech 1979-1982. V roce 1996 také uváděla neprodaný pilotní díl potenciálního obnovení tohoto pořadu v syndikaci pod názvem MG2.
Tiltonová hostovala 21. února 1981 v epizodě Saturday Night Live, která obsahovala parodii na slavnou epizodu „Kdo zastřelil J.R.?“ ze seriálu Dallas. V této epizodě byl člen štábu Charles Rocket střelen do hrudi odstřelovačem, když předváděl skeč o sexy páru (s Gail Matthiusovou v roli partnerky), který koupe psa a chrlí narážky. Na konci pořadu, během „loučení“, se Tilton zeptal Rocketa, jak se cítí po postřelení. Rocket ve své roli zaimprovizoval: „Člověče, to je poprvé v životě, co jsem byl postřelen. Rád bych věděl, kdo to kurva udělal.“ Tato Rocketova improvizace, která porušila vysílací normy FCC, vedla k jeho propuštění z obsazení pořadu.
Tilton se v 90. letech objevil v řadě reklam na řadu cvičebních pomůcek Abdominizer, které se prodávají přímo na trhu. Objevila se jako ona sama v epizodě seriálu Ženatý… s dětmi s názvem „Tis Time to Smell the Roses“, která vysílala její angažmá v Abdominizer. Kromě toho se objevila v několika parodických komediích, například ve filmech Mlčení šunek (1994), Superhero Movie (2008) a Paranormální kalamita (2010). V roce 2005 se objevila v britské televizní reality show Farma.
V roce 2001 byla Tiltonová oceněna nadací Young Artist Foundation cenou Former Child Star „Lifetime Achievement“ za roli Lucy Ewingové v původním seriálu Dallas. V lednu 2012 byla Tiltonová účastnicí britské krasobruslařské show Dancing on Ice v její sedmé sezóně, v níž tvořila pár s americkým krasobruslařem Matthewem Gonzalezem. Tiltonová však byla ze soutěže vyřazena v pátém týdnu dvanáctidílné série.
V roce 2012 se Tiltonová připojila k hereckému obsazení obnoveného seriálu TNT Dallas a v několika epizodách si zopakovala roli Lucy Ewingové.