Wychowanek Herning IK. W drafcie NHL z 2002 został wybrany przez New York Islanders. Od 2006 roku zawodnik tego klubu. W lutym 2012 roku przedłużył kontrakt z klubem o dwa cztery lata. Od września 2012 do stycznia 2013 roku na okres lokautu w sezonie &lt;a href="NHL%20%282012/2013%29"&gt;NHL (2012/2013)&lt;/a&gt; związany kontraktem z fińskim klubem Lukko. Od lipca 2016 zawodnik Detroit Red Wings, związany sześcioletnim kontraktem. W sierpniu 2021 poinformowany, że jego kontrakt został wykupiony przez klub i Frans Nielsen został wolnym zawodnikiem.