นีลเซ่นเกิดในเมือง โคโลราโดสปริงส์ รัฐโคโลราโด แต่เติบโตที่เมืองเคลียร์วอเทอร์ รัฐฟลอริด้า [1] เธอเป็นลูกคนโต จากพี่น้อง 3 คนที่เกิดจาก นาง ฟิลลิส มิเชล นีลเซ่น และ นาย เจมส์ แม็คเฮนรี่ นีลเซ่น ซึ่งเป็นแพทย์ของกองทัพ[2]พ่อของเธอมีเชื้อสายเดนิช ส่วนแม่มีเชื้อสายอิตาเลี่ยน นีลเซ่นมีน้องสาว 1 คนคือ แอชลี่ย์ และน้องชาย 1 คน เฟลชเชอร์ ผู้ซึ่งเป็นนักดนตรี

นีลเซ่น สำเร็จการศึกษาวิทยาศาสตร์บัณฑิต จากมหาวิทยาจอร์จทาวน์ และ นิติศาสตร์ดุษฎีบัณฑิต จาก มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย ในปีพุทธศักราช 2542[3] อีกทั้งเคยศึกษาในภาควิชาญี่ปุ่นคดีศึกษาจากมหาวิทยาลัยนานซาน ซึ่งอยู่ในนาโกย่า ประเทศญี่ปุ่นอีกด้วย[4]