ג'ייקוב נילסן נולד ב-5 באוקטובר 1957 בקופנהגן, דנמרק. קיבל דוקטורט באינטראקציית-אדם-מחשב (HCI) מהאוניברסיטה הטכנית של דנמרק ב-1988, על תזה בשם "Software Ergonomi" ("ארגונומיית-תוכנה"). עבד במעבדות Bellcore ובמכון-ממשקי-המשתמש של IBM במרכז-המחקר תומאס ג'יי ווטסון, ולאחר מכן כ"מהנדס-מובחן" (Distinguished Engineer) בסאן מיקרוסיסטמס (1994–1998), שם עזר להגדיר את תחום שמישות-האתרים כדיסציפלינה מתפתחת, בדיוק כשהאינטרנט המסחרי החל להתרחב.
נילסן מוכר בעיקר כמפתח "עשר ההיוריסטיקות לשמישות ממשק-משתמש" — רשימת-בדיקה קומפקטית ונלמדת מאוד (למשל "נראות מצב-המערכת", "עקביות ותקנים", "מניעת-שגיאות", "זיהוי במקום זכירה") המשמשת להערכה מהירה של ממשקים בלי צורך בבדיקת-משתמשים מלאה — ולפי התיאור של Nielsen Norman Group עצמה, "כנראה המסגרת הנפוצה-ביותר לשמישות" בתחום עד היום.
ב-1998 ייסד יחד עם דון נורמן את Nielsen Norman Group, חברת-מחקר-וייעוץ בתחום חוויית-המשתמש שהפכה לאחת הסמכויות הבולטות והעצמאיות ביותר בתחום. ב-1998 כינה אותו הניו-יורק טיימס "גורו שמישות-דפי-האינטרנט", ופרסומים אחרים כינו אותו "מלך השמישות".
נילסן פרש מ-Nielsen Norman Group ב-2023, מסר את ההנהגה לקארה פרניס ונשאר זמן-מה בדירקטוריון לפני שעזב לגמרי ב-2024. מאז הוא ממשיך לפרסם באופן עצמאי על נושאי חוויית-משתמש, כולל בהיקף גובר על האופן שבו כלי-AI משנים את עבודת-העיצוב ובדיקות-הממשק.