Han begynte i 1900 som veileder og lærer ved Universitetet i Lund hvor han i 1905 ble utpekt som sekretær for Svenske arkeologiske kommisjon som arbeidet på Rhodos. I 1909 ble han gjort til professor i antikk gresk, klassisk arkeologi og antikk historie i Lund. Senere ble Nilson sekretær ved Kungliga Humanistiska Vetenskapssamfundet i Lund, og medarbeider ved Kungliga Vitterhets Historie och Antikvitets Akademien i Stockholm. I 1924 ble gjort til korresponderende medarbeider ved Königlich-Preußische Akademie der Wissenschaften (). I årene 1939-1940, da Europa unntatt Sverige var i krig, besøkte han USA.