Nilssen var aktiv i Norsk Luthersk Misjonssamband fra 1931 til 1977. Han var forkynner i Oppland krets i perioden 1931 til 1942, han var ungdomssekretær i perioden 1942 til 1947, redaktør av Blåveisen (magasin) samt sekretær ved hovedkontoret 1947 til 1956, deretter kretssekretær i Oppland fra 1956 til 1972, og forkynner for hovedstyret til 1977.