Nikolaj Jacobsen war ab der Saison 2004/05 bei Viborg HK als Co-Trainer und Spieler tätig. Im Sommer 2007 schloss sich der Däne Bjerringbro-Silkeborg an, bei dem er nur noch als Co-Trainer tätig war. Als Bjerringbro/Silkeborg im Februar 2009 verletzungsbedingt auf mehrere Spieler verzichten musste, wurde Jacobsen nochmals reaktiviert. Ab Sommer 2012 trainierte Jacobsen den dänischen Erstligisten Aalborg Håndbold, mit dem er 2013 die dänische Meisterschaft gewann. Zur Saison 2014/15 wechselte er zu den Rhein-Neckar Löwen, wo er Nachfolger von Guðmundur Guðmundsson wurde. Mit den Löwen wurde er 2015 Zweiter und gewann mit ihnen 2016 sowie 2017 die deutsche Meisterschaft. Ab März 2017 trainierte er zusätzlich die dänische Nationalmannschaft, mit der er 2019 im eigenen Land Weltmeister wurde. Nach der Saison 2018/19 gab er sein Traineramt bei den Rhein-Neckar Löwen ab. Bei der Weltmeisterschaft 2021 in Ägypten verteidigte Dänemark unter seiner Leitung den WM-Titel.