Nielsen begynte sin prestegjerning som hjelpeprest i Sankt Lukas' kirke på Frederiksberg 1953–1954 og residerende kapellan ved Sionskirken i København 1954–1956. Deretter var han sogneprest i Klaksvík på Færøyene 1956–1964, ved Filips kirke i København 1964–1970, i Ørsted og Dåstrup 1970–1979 samt i Hellebæk 1979–1983.