Nato nel 1559 nel castello di Tilly in Belgio, Johann Tserclaes studiò presso i gesuiti di Colonia e a quindici anni si arruolò nell'esercito spagnolo agli ordini di Alessandro Farnese. All'epoca infatti il Belgio faceva parte dei Paesi Bassi spagnoli, dominio degli Asburgo di Spagna.
In gioventù combatté a lungo contro i ribelli olandesi e, come mercenario, contro gli Ottomani in Ungheria.
La sua carriera militare fu molto veloce, in soli cinque anni raggiunse il grado di feld-maresciallo e nel 1610 ebbe il comando delle forze della Lega Cattolica che si era costituita per contrastare la Lega Evangelica, formata dai principi protestanti.
Quando nel 1619 i protestanti boemi si ribellarono (defenestrazione di Praga), Tilly guidò l'esercito della Lega Cattolica attraverso l'Austria e penetrò in Boemia per sconfiggere nella battaglia della Montagna Bianca (8 novembre 1620) le truppe nemiche comandate da Federico V del Palatinato che era stato dichiarato re di Boemia dagli insorti.
La vittoria fu schiacciante e Tilly occupò Praga e la Boemia venne definitivamente annessa all'impero asburgico.
Tserclaes continuò a portare avanti operazioni sistematiche contro le forze protestanti in Germania, ma il 27 aprile 1622 venne sconfitto a Wiesloch, presso Heidelberg, da Ernest von Mansfeld comandante dell'esercito protestante composto dalle truppe boeme e da quelle palatine di Federico V. Diversa fortuna ebbe pochi giorni dopo quando il 6 maggio 1622 ebbe la sua rivincita su von Mansfeld e sul margravio Giorgio Federico di Baden-Durlach affrontandoli nella battaglia di Wimpfen insieme al generale spagnolo Gonzalo de Cordoba.
I due combattimenti non furono decisivi, von Mansfeld si spostò verso il fiume Meno e si unì alle forze i Cristiano di Brunswick, duca di Brunswick-Lüneburg e vescovo di Halberstadt. La nuova compagine protestante così formata fu sconfitta il 20 giugno da Tilly che passò subito ad assediare Heidelberg per conquistarla il 19 settembre.
Cristiano di Brunswick e von Mansfeld si riorganizzarono e reclutarono nuove truppe ma Tilly li sconfisse definitivamente il 6 agosto 1623 nella battaglia di Stadlohn.
In questi scontri i protestanti persero gran parte delle forze in campo, Federico V si riconobbe definitivamente sconfitto e si consluse la prima fase della Guerra dei trent'anni che viene spesso indicata come fase boemo-palatina.
Nel 1625 i protestanti tedeschi si rivolsero al re Cristiano IV di Danimarca il quale, essendo interessato al controllo dei porti tedeschi di Brema e Amburgo, fu lieto di intervenire contro la Lega Cattolica, ma fu più volte sconfitto da Tilly e Wallenstein.
Decisiva fu la battaglia di Lutter-am-Beremberger a seguito della quale Cristiano IV fu costretto alla ritirata mentre i due generali cattolici occuparono temporaneamente lo Jutland.
L'intervento danese nella Guerra dei trent'anni si concluse con la Pace di Lubecca del 1629 con cui la Danimarca riebbe i territori occupati e si impegnò a rimanere estranea al conflitto.
Il 20 marzo 1631, a seguito dell'entrata in guerra della Svezia, Tilly che nel 1630 era stato nominato tenente generale dell'esercito austriaco, iniziò l'assedio della città filosvedese di Magdeburgo affidando le operazioni sul campo al generale Gottfried Deinrich conte di Pappenheim. Il 20 maggio la città capitolò e fu brutalmente saccheggiata e devastata dalle truppe che fecero strage della popolazione.
Nei mesi successivi Tilly si occupò di contrastare l'invasione della Germania, ma gli svedesi del re Gustavo Adolfo lo sconfissero il 17 settembre 1631 a Breitenfeld e nella battaglia di Rain il 15 aprile 1632.
Morì a Ingolstadt il 30 aprile 1632 a causa delle ferite riportate nell'ultimo combattimento.