Tillmitsch liegt im westlichen Teil des Leibnitzer Feldes. Das Gemeindegebiet hat Anteil an den östlichen Ausläufern des Sausaler Hügellandes (bis 340 m Seehöhe), der größte Teil liegt aber in der Talebene (240 m über dem Meeresspiegel).

Tillmitsch ist, wie Funde im Ziegelwerk Guidassoni beweisen, älter als Rom. Die Funde stammen aus der Zeit 1000 v. Chr. Es war das Volk der Illyrer, welches damals in Tillmitsch eine Eisenschmelze betrieb.

Nördlich, an der Grenze zu Lang, liegt die Eiserne Pforte, der Beginn des sogenannten Teufelsgrabens. Er erstreckt sich bis zur Mur in Bachsdorf. Der Teufelsgraben ist eine Art germanische Landwehr, ca. 11 m breit und ca. 2 m tief, aus der Zeit um 750-800 n. Chr. In dieser Zeit begann auch die frühmittelalterliche Besiedlung durch die Deutschen, wobei das heutige Tillmitsch noch eine wechselhafte Geschichte erlebte.

Der Name Tillmitsch wurde um 1220 erstmals urkundlich erwähnt und hieß damals "Tubnaz" oder auch "Tubnetsch".