I mål var 23-åringen fra Tromsø 2.16 minutter foran Brittany Hudak fra Canada, opplyser Norges Skiforbund. Liudmyla Liasjenko fra Ukraina sikret seg tredjeplassen i intervallstarten i de italienske løypene.
Med ledelse fra start til mål oppfylte Nilsen spådommen til trener Magnus Evenby, som trodde på seter i Toblach. Sesongens mål er å vinne verdenscupen sammenlagt.
– Det var en løype som passet meg perfekt, med mye stakepartier der jeg fikk ut mitt potensial. Det var tungt, men alt i alt veldig fornøyd, forteller Nilsen, som også passer på å takke folkene rundt seg for gode ski og sekunderinger.
Også Indira Liseth hadde en god dag i Toblach og sikret seg en sjetteplass.
– Et godt løp som dette betyr utrolig mye for meg, sier Liseth, som sier hun kjempet hardt og synes det er «utrolig gøy» å være tilbake i verdenscupen.
Thomas Karbøl Oxaal og ledsager Geir Lervik gikk inn til sjuendeplass i 10 kilometer klassisk intervallstart.
Isabell Valen gikk inn til niendeplass. Trygve Larsen ble nummer ti i klassen menn stående.
Paraskiløpernes verdenscup fortsetter torsdag. Da er det fellesstart, men distansen er den samme, 10 kilometer klassisk.