En 2010, Nélson Oliveira devient coureur professionnel au sein de l'équipe continentale professionnelle Xacobeo Galicia. Il est toujours sélectionné en équipe nationale espoirs. Il obtient ainsi deux médailles aux championnats d'Europe dans cette catégorie : l'argent lors de la course en ligne et le bronze lors du contre-la-montre. Il est également deuxième du Grand Prix du Portugal, manche de l'UCI Coupe des Nations U23. À la fin de la saison, il est de nouveau sélectionné pour participer au championnat du monde dans la catégorie espoirs à Melbourne, en Australie. Il prend cette fois la quatrième place de l'épreuve contre-la-montre, et la de la course en ligne.