Tilton a avut roluri timpurii în seriale de televiziune precum Happy Days și Eight Is Enough. Și-a făcut prima apariție în film alături de Jodie Foster în Freaky Friday (1976). În 1978, Tilton a avut o apariție cameo în filmul lui John Milius Big Wednesday. În anul următor, a dat marea lovitură, obținând rolul lui Lucy Ewing, nepoata vicleană, șireată și frecvent frustrată a lui John „Jock” Ewing Sr. și a fostei Eleanor „Ellie” Southworth în serialul de televiziune Dallas, alături de actorii Jim Davis, Barbara Bel Geddes și Larry Hagman, din 1978 până în 1985 și din 1988 până în 1990. A apărut, de asemenea, într-un episod din serialul derivat Knots Landing, în 1980. La apogeul faimei sale din Dallas, a primit un salariu de 50.000 de dolari pe episod, a apărut pe 500 de coperte de reviste și a atras 65 de milioane de telespectatori pentru nunta ei televizată din 1981.
Tilton este și cântăreață, împrumutându-și abilitățile vocale pentru un episod din 1978 al serialului Dallas intitulat „Runaway”, în care a fost invitat Greg Evigan. În 1984, ea a lansat single-ul dance-pop „C’est La Vie”, care a devenit un hit în mai multe țări europene, deși nu și în Statele Unite. A apărut în emisiunea Circus of the Stars în 1979 și 1991, într-o ocazie jucând rolul de fată-țintă a unui aruncător de cuțite în timp ce era îmbrăcată într-un bikini auriu. Tilton a apărut, de asemenea, în emisiuni de jocuri, cum ar fi Family Feud, Battle of the Network Stars, Hollywood Squares, Pyramid, 1 vs. 100 și Catch 21, inclusiv a fost membră a juriului în versiunea sindicalizată din 1979-1982 a emisiunii Match Game. Ea a fost, de asemenea, gazda pilotului nevândut pentru o potențială reluare a emisiunii în sindicat ca MG2 în 1996.
Tilton a fost gazda invitată la un episod din Saturday Night Live pe 21 februarie 1981, care a prezentat o parodie a celebrului episod „Cine l-a împușcat pe J.R.?” din Dallas. În episod, Charles Rocket, membru al distribuției, a fost împușcat în piept de un lunetist în timp ce făcea o scenetă despre un cuplu sexy (cu Gail Matthius în rolul partenerei sale) care făcea baie unui câine și lansa aluzii. La finalul emisiunii, în timpul „despărțirilor”, Tilton l-a întrebat pe Rocket cum s-a simțit după ce a fost împușcat. În pielea personajului, Rocket a improvizat: „Oh, omule, este prima dată când am fost împușcat în viața mea. Aș vrea să știu cine naiba a făcut-o”. Improvizația lui Rocket, care a încălcat standardele de difuzare ale FCC, a dus la concedierea sa din distribuția emisiunii.
Tilton a apărut într-o serie de reclame pentru linia Abdominizer de echipamente de antrenament direct pe piață în anii 1990. Ea a apărut ca ea însăși într-un episod din Married… with Children intitulat „Tis Time to Smell the Roses”, care a trimis în sus implicarea ei cu Abdominizer. În plus, ea a apărut în mai multe comedii de trimitere, cum ar fi The Silence of the Hams (1994), Superhero Movie (2008) și Paranormal Calamity (2010). În 2005, ea a apărut în reality show-ul britanic de televiziune The Farm.
În 2001, Tilton a fost onorată de Young Artist Foundation cu premiul „Lifetime Achievement” al fostei vedete copilărești pentru rolul ei ca Lucy Ewing în serialul original Dallas. În ianuarie 2012, Tilton a fost concurentă în cel de-al șaptelea sezon al emisiunii britanice de patinaj pe gheață Dancing on Ice, în care a făcut pereche cu patinatorul artistic american Matthew Gonzalez. Cu toate acestea, Tilton a fost eliminată din competiție în săptămâna a cincea din cele 12 săptămâni de concurs.
În 2012, Tilton s-a alăturat distribuției serialului de reluare a serialului Dallas de la TNT și și-a reluat rolul lui Lucy Ewing într-un număr de episoade.
.