Nielsen var medstifter av Norsk Kvinnesaksforening i 1884, og ledet foreningen i to omganger (1886–1888 og 1889–1895). Hennes hovedinteresse var stemmerett, og hun var også aktivt med i Kvindestemmeretsforeningen som styremedlem (1903–1913). Hun markerte seg fra 1880-årene som tilhenger av kvalifisert stemmerett for kvinner, slik det var for menn frem til 1898, der man måtte ha for eksempel en viss inntekt eller eiendom for å kunne stemme. I hennes samtid fikk menn alminnelig stemmerett først i 1898, mens kvinner fikk kvalifisert stemmerett ved kommunevalg i 1901, kvalifisert stemmerett ved stortingsvalg i 1907 og alminnelig stemmerett i 1913. Nielsens skepsis mot alminnelig stemmerett var derfor i den perioden hun var aktiv i stemmerettskampen et relativt vanlig synspunkt, som ikke bare var knyttet til kjønn, men også klasse og utdanning. Nielsen delte i stor grad Hagbart Berners moderate linje i stemmerettsspørsmålet, der målet var en gradvis innføring av stemmerett, i første omgang for velutdannede og formuende kvinner.