Nobelstiftelsen i Stockholm hadde mottatt flere innstillinger med Finsen som kandidat til Nobelprisen for 1903. Andre aktuelle kandidater var Robert Koch og Paul Ehrlich, som begge fikk prisen i årene som fulgte. Niels Bohrs far, Christian Bohr, datidens mest fremtredende professor i fysiologi, gikk imot en tildeling til Finsen, da Finsens innsats ikke i tilstrekkelig grad representerte teoretisk og akademisk vitenskap. Et fremtredende medlem av Nobelstiftelsen var professor Karl Mörner, rektor ved Karolinska Institutet og formann i Nobelkomiteen for fysiologi og medisin. Han hadde besøkt Finsens institutt, og da komiteen fikk vite at Finsen ville leve høyst ett år til, ble dette utslagsgivende. Finsen ble tildelt Nobelprisen i medisin for 1903 for sin lysbehandling, spesielt av hudtuberkulose.