נילסון נולדה בשם כריסטינה יונאסדוטר בכפר בקרבת וקשה, בחבלסמולנד, לאיכרים האריסים יונאס נילסון וקייסה-סטינה מונסדוטר. כשהייתה בת ארבע-עשרה וניגנה בכינור בשוק בעיירה יונגבי, גילה אותה עובד מדינה בכיר. האיש היה לפטרונה ואיפשר לה לקבל הדרכה ווקאלית.
נילסון נישאה לבנקאי הצרפתי אוגוסט רוזו, שמת בשנת 1882. בשנת 1887 נישאה לאנחל ראמון מריה ואלחו אי מירנדה, רוזן דה קאזה מירנדה. הרוזן הלך לעולמו בשנת 1902. במכתבים נהגה נילסון לחתום בשם כריסטין ובחלק האחרון של חייה נודעה על פי רוב כרוזנת דה קאזה מירנדה.
קולה של נילסון הצטיין בצלילות גבישית, בגמישות ובניקיון מופתי בכל המשלבים. תקופת חייה הקבילה בדיוק לזו של יריבתה הגדולה, הסופרן אדלינה פאטי.
יש דמיון רב בין נילסון לבין אופייה של כריסטין דאה בפנטום האופרה, הרומן המפורסם מאת גסטון לרו, ורבים סבורים שלרו ביסס את הדמות הבדויה שלו על נילסון, אף כי אין ראיה לדבר.