Für Schweden nahm Nilsson im Juniorenbereich an der U20-Junioren-Weltmeisterschaft 2010 teil, bei der er mit seiner Mannschaft die Bronzemedaille gewann. Im Seniorenbereich stand er erstmals bei der Weltmeisterschaft 2011 im Aufgebot seines Landes. Während des Turniers, bei dem Schweden die Silbermedaille gewann, blieb er als Ersatztorwart ohne Einsatz.