Nilsson edusti Ruotsin maajoukkuetta kolmessa Kanada-cupissa ja kolmissa MM-kilpailuissa. Kanada-cupissa 1984 ja MM-kilpailuissa 1990 hän saavutti hopeaa. MM-kilpailuissa 1989 hän teki kolme maalia ja sai 11 syöttöpistettä, joten hän kokosi samat 14 tehopistettä kuin turnauksen pistepörssin voittaja ja oli tehokkain ruotsalaispelaaja. Seuraavan vuoden MM-kilpailuissa hän teki kymmenen maalia ja antoi kaksi maalisyöttöä, millä hän oli pistepörssissä kolmas ja jälleen paras ruotsalainen.