5 октября 1983 года Нильсен дебютировал в матче против сборной Польши за сборную Дании. В 1986 году он был включен в заявку на участие в чемпионате мира 1986 года. На турнир Кент поехал как футболист резерва и на поле так и не вышел. В 1992 году Нильсен в составе национальной команды принял участие в чемпионате Европы и стал победителем турнира. На турнире он сыграл в четырёх матчах против сборных Англии, Швеции, Франции и Германии. Сразу после первенства Европы завершил карьеру в сборной.