Znaczna część pracy Gilmer dotyczyła etnomatematyki. Scott W. Williams, profesor matematyki w SUNY Buffalo, uznał ją za liderkę w tej dziedzinie. Przykładem są badania terenowe w Nowym Jorku i Baltimore, podczas których Gilmer i jej asystentki, 14-letnia Stephanie Desgrottes i nauczycielka Mary Potter, obserwowały i przeprowadzały wywiady z fryzjerami i klientami w salonach w obu miastach. Podczas gdy styliści fryzur zazwyczaj nie uważają tego, co robią, za matematyczne, Gilmer szczegółowo opisała wiele matematycznych wzorów w różnych rodzajach warkoczy oraz wskazała, gdzie można je znaleźć w naturze, np. sześciokąty teselacyjne, jeden z wzorów warkoczy, które przypominają miąższ ananasa i plastry miodu w ulach. Gilmer wykorzystała wyniki badań do stworzenia zajęć, które pomogły zrozumieć matematykę splatania włosów.
Na początku lat 80. XX wieku Gilmer była pierwszą Afroamerykanką, która zasiadała w zarządzie Amerykańskiego Towarzystwa Matematycznego. W latach 1981–1984 była pracownicą naukową w Departamencie Edukacji Stanów Zjednoczonych. Należała do Biura Badań i Doskonalenia Edukacji. W 1985 była współzałożycielką i członkinią zarządu International Study Group on Ethnomathematics. Była prezeską grupy w latach 1985–1996.