Vuonna 1860 Parnell saapui Yhdysvaltoihin ja liittyi Yhdysvaltain armeijaan Brooklynissa, New Yorkissa, kun Yhdysvaltain sisällissota alkoi seuraavana vuonna. Hänestä tuli jäsen 4. New Yorkin vapaaehtoisten ratsuväen rykmentissä, joka tunnettiin nimellä "Dickel's Mounted Rifles". Kahden ensimmäisen sodan vuoden aikana hän oli mukana eversti Louis Blenkerin kampanjoissa Shenandoah-laaksossa ja Länsi-Virginiassa. Hän osallistui myös Cross Keysin, Port Republicin, Cedar Mountainin ja Bull Runin toiseen taisteluun. Ratsuväen kanssa hän taisteli myös Fredericksburgin, Beverly Fordin, Brandy Stationin, Stoneman's Raidin, Aldien ja Middleburgin taisteluissa. Hänet vangittiin 21. kesäkuuta 1863, kun hän oli johtanut epäonnistunutta ratsuväen hyökkäystä Uppervillen taistelussa, ja hänet pidettiin lyhyesti sotavankina. Hän pakeni kaksi kuukautta myöhemmin ja matkusti Pietariin, Länsi-Virginiassa, jossa hän palasi rykmentinsä luo. Myöhemmin hän osallistui taisteluille Wildernessissä, Spotsylvaniassa, Trevilian-asemalla, Pietarissa, Lee's Millsissä, Winchesterissä
ja Cedar Creekissä.