Han var sønn av skipsfører Thor Marinius Nilsen (1887–1969) og Elma Maria Pedersen (1891–1925). Med familien flyttet han til Tinn i Telemark i 1928 og tok examen artium i 1943 og sluttet seg til det lokale Milorg på Rjukan. Etter cand.mag.-eksamen i 1950 tok han mastergraden (Master of Arts) i statsvitenskap ved University of Kansas. Han returnerte deretter til Oslo og tok Utenriksdepartementets aspirantkurs året etter.