Trong cuộc tình đầu, Nielsen có một con trai tên Sebastian sinh ngày 2.6.1990. Từ năm 2003, Nielsen sống chung với tay chơi trống Lars Ulrich của ban nhạc Metallica. Họ có một con trai tên Bryce Thadeus Ulrich-Nielsen, sinh ngày 21.5.2007. Trước đó Lars Ulrich cũng đã có hai con riêng là Myles, 10 tuổi và Layne, 7 tuổi. Hiện nay hai vợ chồng cùng 4 người con cư ngụ tại vùng San Francisco.

Nielsen thích nhất ban nhạc The Clash, và là người hâm mộ các đạo diễn điện ảnh Lars von Trier và Thomas Vinterberg của Đan Mạch. Chính Vinterberg đã đạo diễn băng video nhạc của ban Metallica cho bài hát "The Day That Never Comes" của họ.

Nielsen nói thạo 7 ngôn ngữ: tiếng Đan Mạch, tiếng Anh, tiếng Pháp, tiếng Đức, tiếng Ý, tiếng Na Uy và tiếng Thụy Điển [2].