Nelsonville se encuentra ubicada en las coordenadas 41°25′28″N 73°56′39″O / 41.42444, -73.94417.

Según la Oficina del Censo, la ciudad tiene un área total de 2,7 km² (1 mi²), de la cual 2,7 km² (1 mi²) es tierra y 0 km² (0 mi²) (0%) es agua.

Según la Oficina del Censo en 2000 los ingresos medios por hogar en la localidad eran de $60,000, y los ingresos medios por familia eran $67,778.

Los hombres tenían unos ingresos medios de $42,206 frente a los $45,625 para las mujeres.

La renta per cápita para la localidad era de $24,853.