W 1864 roku, podczas wojny duńskiej, Kilonia i reszta ziem księstw Szlezwiku i Holsztynu zostały zagarnięte przez sprzymierzone siły Związku Niemieckiego, Cesarstwa Austriackiego i Królestwa Prus. Po wojnie Kilonia była przez krótki czas administrowana wspólnie przez Austriaków i Prusaków, ale wojna prusko-austriacka w roku 1866 doprowadziła do powstania prowincji Szlezwik-Holsztyn i tym samym włączenia Kilonii do Prus. 24 marca 1867 król Wilhelm I przeniósł bazę pruskiej Floty Bałtyckiej z Gdańska do Kilonii. Gdy w roku 1871 Wilhelm I został cesarzem, wyznaczył Kilonię i Wilhelmshaven Reichskriegshäfen (wojennymi portami Rzeszy) i od tego momentu rozpoczął się dynamiczny rozwój miasta. W roku 1877 założono, pod patronatem księcia Henryka, słynny później Kiloński Jacht Klub. Cesarz Wilhelm II został jego komodorem w 1891 roku. W związku z nową rolą głównej bazy marynarki, miasto zaczęło się szybko rozwijać. W 1864 miało 18 770 mieszkańców, a w 1910 około 200 000. Większa część centrum starego miasta została wyburzona i zabudowana od nowa. Powstała stocznia, która dała zatrudnienie tysiącom ludzi. Bezpośrednio przy stoczni zostały zbudowane nowe osiedla dla robotników.