Nylenna har hatt en rekke verv. Blant annet har han vært medlem av Vancouver-gruppen, (International Committee of Medical Journal Editors), det medisinske fakultetsstyret ved Universitetet i Oslo og Utvalget for lisenssaker og utenlandsmedisinere. Han har vært styremedlem i Det norske medicinske Selskab fra 1993 og er styreleder fra 2018, og han er medredaktør av Selskapets kvartalstidsskrift Michael. Han ledet Nylenna-utvalget som fremla utkast til helseforskningslov i NOU 2005:1. Fra 2008 til 2018 var han medlem, og fra 2014 leder, av hovedstyret ved Det norske Diakonhjem. Fra 2018 til 2020 var han styremedlem i Diakonhjemmet sykehus.