Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Fransmannen, 25 år, dog på fredag som en följd av huvudskador i en krasch vid 2014 japanska Grand Prix.
Chilton, som tävlade med Bianchi på Marussia 2013 och 2014, dominerade loppet på Iowa Speedway för att tjäna sin första seger i alla serier sedan 2012.
"Jag tänkte nog på Bianchi var femte eller tionde varv", sade Chilton, 24.
"Han var en förare avsedd att förmodligen bli en världsmästare", tillade han.
Briton sa att han hade fått veta om Bianchis död på fredag kväll USA tid innan han fortsatte att ta en seger som såg honom leda för 87 av de 100 varven vid 0.894-mile oval.
Chiltons seger kom som en överraskning när han satt 10:e av 15 förare i Indy Lights på väg in i helgen.
Detta var Chiltons nionde lopp i Indy Lights, hans tidigare bästa avslutning var tredje.
Bianchi hade legat i koma sedan kraschen hans Marussia in i en återhämtning fordon vid oktober regn-hit ras i Suzuka.
"Det har varit en svår nio månader, för att vara brutalt ärlig mot dig," Chilton sade. "Jag har lärt mig mycket av honom och han var en del av den segern."
Förutom racing som Marussia lag-kamrater i två år, tävlade paret också i karting från 10 års ålder innan stiger genom racing leden tillsammans.
Briton twittrade igår: "Inga ord kan beskriva vad hans familj och sporten har förlorat. Allt jag kan säga är att det var ett nöje att veta och tävla dig."
Ex-Marussia förare Max Chilton ägnade sin seger i Indy Lights loppet på lördag till sin vän och tidigare lagkamrat Jules Bianchi.