Nilsson vant en olympisk bronsemedalje i svømming under Sommer-OL 1920 i Antwerpen. Hun var med på det svenske laget som kom på tredjeplass på 4 x 100 meter fri med tiden 5.43,6 bak USA som satte ny verdensrekord med 5.11,6 og Storbritannia. De andre svømmerne på det svenske laget var; Emily Machnow, Aina Berg og Jane Gylling. Det var kun tre lag som deltok på 4 x 100 meter fri for damer som ble avviklet 29. august 1920.