Nilsson disputerade 1947 med Krona och frälse i Sverige 1523–1594 och fullföljde detta tema i Kampen om de adliga privilegierna 1526–1594 (1952). Som professor utvecklade han och hans många doktorander ett intensivt studium av stormaktstidens statsfinansiella, ekonomiska, sociala och kulturella förhållanden. Nilssons bidrag hade ofta formen av artiklar