Nilsson nahm bis 2012 an Juniorenwettbewerben teil. Beim Europäischen Olympischen Winter-Jugendfestival 2011 gewann sie den Sprintwettbewerb. Bei den schwedischen Juniorenmeisterschaften 2010 und 2011 holte sie Gold im Sprint. In der Saison 2011/12 nahm sie am Scandinavian-Cup teil, wo sie zwei Sprintwettbewerbe gewinnen konnte. Bei den nordischen Junioren-Skiweltmeisterschaften 2012 in Erzurum holte sie Gold im Sprint und Silber mit der Staffel. Ihr erstes Weltcup-Rennen hatte sie im März 2012 in Drammen. Im Sprintwettbewerb belegte sie den 23. Platz und holte damit ihre ersten Weltcuppunkte. In der ersten Hälfte der Saison 2012/13 nahm sie am Scandinavian-Cup teil. Nach guten Ergebnissen durfte sie im 2013 in Liberec wieder am Weltcup teilnehmen. Sie belegte im Teamsprint zusammen mit Ida Ingemarsdotter den zweiten Platz. Bei den nordischen Junioren-Skiweltmeisterschaften 2013 in Liberec gewann sie Gold im Sprint und mit der Staffel. Bei den nordischen Skiweltmeisterschaften 2013 im Val di Fiemme erreichte sie den fünften Platz im Sprint. Die Saison &lt;a href="Skilanglauf-Weltcup%202013/14"&gt;2013/14&lt;/a&gt; beendete sie mit dem 12. Platz im Sprintweltcup. Im März 2014 schaffte sie mit dem dritten Platz im Sprint ihren ersten Podestplatz im Weltcup. Bei den Olympischen Winterspielen 2014 in Sotschi gewann sie Bronze im Teamsprint zusammen mit Ida Ingemarsdotter. Im Sprintwettbewerb erreichte sie den 10. Platz.