[2] Comenzó trabajando como fotoperiodista independiente hasta ser contratado por una editorial sueca.
Entre sus primeros trabajos como fotoperiodista se encuentra un reportaje sobre la liberación de Oslo durante la Segunda Guerra Mundial.
A partir de los años sesenta se dedica a fotografiar el interior del cuerpo humano y en 1965, empleando un endoscopio, realizó la primera fotografía de un feto humano de 18 semanas de vida, fotografía que le dio a conocer en el plano internacional y que aparece en su libro: Ha nacido un niño (Ett barn blir till).
Sus trabajos han sido publicados en numerosas revistas como Life, Time, Paris Match, Stern y Geo.
En su honor se creó en 1998 el Premio Lennart Nilsson a la mejor fotografía científica, técnica o médica.