Mie Nielsen ha partecipato alle Olimpiadi di Londra 2012 ottenendo il 17º posto nei 100 m dorso, il 28º nei 200 m dorso, il 6º posto nella staffetta 4x100 m stile libero e il 7º nei 4x100 m misti. Reduce dai Giochi olimpici, si conferma tra le atlete di punta durante i mondiali in vasca corta di Istanbul 2012 vincendo l'oro nei 4x100 m misti, l'argento nei 100 m dorso e il bronzo nella staffetta 4x100 m stile libero. Un infortunio al ginocchio, che l'ha costretta a sottoporsi a un intervento chirurgico, le ha impedito di gareggiare ai mondiali di Barcellona 2013.