В 1964 году Нильсен был включён в заявку сборной Дании на финальную часть чемпионата Европы. Дебютировал за сборную на этом же турнире в полуфинальной встрече со сборной СССР "(0:3)". Также сыграл в матче за третье место со сборной Венгрии "(1:3)" и по итогам турнира занял с командой четвёртое место.