I årene 1934-39 var han sjef ved Den Nationale Scene. I to perioder ledet han Det norske teatret 1933–1934 og 1946–1950. I sine siste år var han sjef for Folketeatret, som åpnet dørene i 1952. Nilsen besluttet at Folketeatret skulle være et teater som satte opp forestillinger for barn året rundt. I 1953 engasjerte han Agnar Mykle til å bygge opp et eget dukketeater ved Folketeatret. Etter Nilsens død ble Folketeatret og Det nye teater slått sammen til Oslo Nye Teater. Dukketeatret som Nilsen hadde tatt initiativet til, lever videre (per 2018) som Oslo Nyes dukketeater.