I sine tidlige studieår videreutviklet han den matematiske teknikken for overlevelsesanalyse som nå kalles Nelson-Aalen-estimatoren. Denne et svært hyppig brukt teknikk for beregning av risiko innen medisinsk forskning med livsløpsdata, forsikringsmatematikk og analyse av antatt levetid for tekniske komponenter. Hans mest siterte vitenskapelige artikkel er fra 1978.