I 1880 var hun tegneelev hos Wilhelm von Hanno i Kristiania, med tanke på å bli tegnelærer. Hun var dessuten elev av Karl Uchermann i Bergen. Nilsen reiste deretter til Frankrike, hvor hun under et opphold omkring 1882 fikk veiledning av Tony Robert-Fleury ved Académie Julian og av Raphaël Collin og Gustave Courtois ved Académie Colarossi. Hun reiste igjen til Kristiania, hvor hun omkring 1883/1884 var elev av Christian Krohg.