Prima della sua nomina a generale dell'United States Air Force, Chilton ha speso 11 anni come astronauta della NASA;[1] è andato in pensione dall'Air Force il 1º febbraio 2011, dopo aver raggiunto il grado più alto di tutti gli astronauti militari. Il 30 gennaio 2012 è entrato a far parte del consiglio di amministrazione della Orbital Sciences Corporation.