Svou kariéru začal v mateřském klubu Järfälla HC, ale zanedlouho se přes Huddinge IK dostal do Djurgårdens IF Hockey. Byl draftován týmem Detroit Red Wings jako celkově 29. volba 1. kola draftu v roce 2000. Do sestavy Detroitu se ale dostal až v sezóně 2003/2004, kdy odehrál 20 zápasů, ve kterých vstřelil jednu branku a na další čtyři nahrál. Mimo to také získal 16 trestných minut. Poté následovaly střídavé starty, až konečně v letech 2006/2007 odehrál celou sezónu. Od té doby se stal stabilním členem obrany Detroitu Red Wings. V sezóně 2007/2008 s "Rudými křídly" vyhrál Stanley Cup. Během sezóny 2009-2010, zaznamenal sedm branek a úspěšnost střel 10.3 procent. Také přidal patnáct asistencí, což ho přivedlo k celkovému počtu 22 bodů a 32 trestným minutám. Niklas Kronwall odehrál tuto sezónu pouze 48 zápasů, což bylo způsobeno častými zraněními kolena. Po uzdravení se vrátil na led a pomohl Red Wings uzavřít sezónu s kvalitním výsledkem. Skončili pátí v Západní Konferenci, a mohli si tedy zahrát Playoff NHL.