W reprezentacji Danii Nielsen zadebiutował 17 czerwca 1964 w przegranym 0-3 meczu Pucharu Narodów Europy z ZSRR. Dania zajęła ostatnie, czwarte miejsce a Nielsen wystąpił w obu jej meczach. Ostatni raz w reprezentacji wystąpił 22 października 1967 w wygranym 3-0 meczu Mistrzostw Nordyckich z Finlandią. Od 1964 do 1967 roku rozegrał w kadrze narodowej 28 meczów.