Für Schweden nahm Nilsson im Juniorenbereich an den U18-Junioren-Weltmeisterschaften 2001 und 2002 sowie den U20-Junioren-Weltmeisterschaften 2003, 2004 und 2005 teil. Im Seniorenbereich stand er im Aufgebot seines Landes bei den Weltmeisterschaften 2008 und 2011. Sein größter internationaler Erfolg mit Schweden war der Gewinn der Silbermedaille bei der WM 2011.