Нильс Петерсен родился 6 декабря 1988, Вернигероде, Германия.

Нильс Петерсен

Нильс Петерсен

Нильс начинал заниматься в детской команде из своего города. В 2005 году, минуя академию из Хальберштадта, он попал в юношескую команду клуба «Карл Цейсс».
В том же году игрока стали подключать к играм второй команды, которая выступал в Южной Северо-Восточной Оберлиге.
В зимний трансферный период сезона 2008/2009 Нильс перешёл в «Энерги».
Самым удачным сезоном для футболиста стал сезон 2010/2011, где он провёл 33 матча и забил 25 мячей, став лучшим бомбардиром Второй Бундеслиги того сезона.
Летом 2011 года мюнхенская «Бавария» подписала с ним трёхлетний контракт до 30 июня 2014 года