Bei Olympischen Spielen und Weltmeisterschaften gewann sie insgesamt sechs Silber- und zwei Bronzemedaillen, alle mit der norwegischen Staffel. Zu einem Sieg reichte es nie. Ihr bestes Ergebnis in einem olympischen Einzelrennen war 1992 und 1998 jeweils der vierte Platz im 30-Kilometer-Rennen. Nilsens bestes Einzelergebnis in einem Weltmeisterschaftsrennen war 1999 der vierte Platz über 15 Kilometer.
Im Skilanglauf-Weltcup konnte Nilsen ebenfalls nie ein Einzelrennen gewinnen. In der Saison 1991/92 erreichte sie einen zweiten Platz und wurde Fünfte der Gesamtwertung. In der Saison 2001/02 startete sie im Skilanglauf-Marathon-Cup. Dabei gewann sie den Tartu Maraton und belegte den zweiten Platz beim Transjurassienne und erreichte den zweiten Platz in der Marathoncup-Gesamtwertung.
Elin Nilsen ist zudem die Rekordsiegerin des traditionellen norwegischen Volkslaufes Skarverennet. Den Wettkampf gewann sie insgesamt dreizehn Mal (1988–1992 und 1998–2006, 2003 abgebrochen) und setzte damit eine wohl unerreichbare Marke, zumal sie in acht nacheinander folgenden Ausgaben unbesiegt war.
