Som spiller ble han cupmester med Tromsø IL i 1996. Han var kjent for sin skuddfot, og har scoret fra 40 meter. Mest kjent er kanskje hans langskudd mot Sogndal. Han ble solgt til Milan, der han blant annet scoret på et frispark i et cupoppgjør mot Inter. Han var også kaptein for Napoli noen sesonger, før skade tvang ham til å legge opp. Han gjorde et overraskende comeback for Tromsø, før legene igjen rådet ham til å gi opp sin aktive karriere. Han har scoret mot Chelsea i 1997, da Tromsø vant 3-2 over Londonlaget.
2. august 2005 tok han over etter Otto Ulseth som trener for eliteserielaget Tromsø. Etter en sterk opphenting i eliteserien og suksess i UEFA-cupen, der Tromsø slo ut storheten Galatasaray, ønsket han ikke å fortsette. Han gikk da inn som sportssjef i Tromsø. Den noe eldre Ivar Morten Normark tok over som trener, men fikk etter kort tid sparken grunnet dårlige sportslige resultater. Dette førte til at Nilsen 11. august 2006 gikk inn i sin andre periode som trener for Tromsø, med kontrakt til 2010.
20. oktober 2008 kunngjorde Steinar Nilsen at han ga seg som trener i Tromsø IL etter sesongslutt, ett år før kontrakten utløp. Etter dette var han i kontakt med flere klubber, deriblant danske Aalborg. Den 21. november 2008 kunngjorde Sportsklubben Brann at han var ansatt som ny hovedtrener fra og med 1. januar2009.[3][4] 21. mai 2010 trakk Steinar Nilsen seg som Brann-trener etter dårlige resultater og 0-1 tap for Fyllingen i 2. runde av cupen.[5]
Høsten 2013 kom Nilsen på nytt inn i trenergruppen i Tromsø som assistent for Agnar Christensen. Da Christensen 1. oktober fikk sparken ble Nilsen presentert som ny hovedtrener ut sesongen, med Sigurd Rushfeldt som assistent.[6]
16. desember 2013 ble Nilsen presentert som ny hovedtrener de neste tre sesongene for Tromsø IL, og fikk med dét ansvaret for å forsøke føre TIL tilbake til Eliteserien etter nedrykket. Opprykket ble klart allerede i 2014-sesongen, men etter 20 kamper preget av dårlige resultater i den påfølgende sesongen, fikk Nilsen sparken 18. august 2015.[7] Flere var overrasket over denne avgjørelsen, og senere samme måned ble det klart at tre styremedlemmer i klubben hadde trukket seg på grunn av sparkingen av Nilsen.[8]