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Tilkowski stand 1966 im legendären WM-Finale im Tor der deutschen Nationalmannschaft, als der Engländer Geoff Hurst das umstrittene Wembley-Tor erzielte. Tilkowski wurde somit Vize-Weltmeister.
Im Verein lief Tilkowski zwischen 1953 und 1962 insgesamt 219 Mal für Westfalia Herne auf. Dazu trug er 81 Mal das Trikot von Borussia Dortmund und gewann mit den Schwarz-Gelben den DFB-Pokal (1965) und den Europapokal der Pokalsieger (1966.) Im Anschluss an seine aktive Laufbahn war Tilkowski noch Trainer bei zahlreichen Klubs.