Алексей Нилов родился 31 января 1964 года в Ленинграде (Ныне в Санкт-Петербурге), в творческой семье.
Алексей — актёр во втором поколении. Его отец, актёр Геннадий Нилов, запомнился зрителям одной из главных ролей в известной советской кинокомедии «Три плюс два» (1963) — ролью физика Степана Ивановича Сундукова (Стёпа, «Сундук», «Доктор»).
В 1985 году Нилов-младший окончил актёрский факультет Ленинградского государственного института театра, музыки и кинематографии (ЛГИТМиКа) имени Н. К. Черкасова (курс Рубена Сергеевича Агамирзяна), получив специальность «актёр театра и кино».
Сразу после окончания института один год служил в рядах Советской армии в городе Чернигове. Получил военную специальность минёра-подрывника. В 1986 году, во время военной службы, принимал участие в ликвидации последствий Чернобыльской аварии. Является ликвидатором последствий аварии на Чернобыльской АЭС I степени. В 2014 году, как ликвидатор, в возрасте пятидесяти лет досрочно вышел на пенсию.
После демобилизации Алексей Нилов работал в театре «Студия-87», созданном театральным режиссёром Владимиром Малыщицким в Запасном дворце города Пушкина. Театр просуществовал всего два года, с 1987 по 1989.
В конце 1980-х годов, во время «перестройки», помимо работы в театре Алексею приходилось зарабатывать на жизнь дворником, стропальщиком, рекламным агентом, менеджером по работе с клиентами.
С 1989 года актёр служил в Государственном русском драматическом театре Белорусской ССР имени М. Горького, из которого ушёл в 1991 году и больше ни в одном театре не работал.
Впервые Алексей Нилов появился на киноэкране в возрасте четырёх лет в советском художественном фильме-сказке «Снегурочка» (1968) своего двоюродного дедушки, режиссёра Павла Кадочникова. В этом же фильме снимался и отец маленького Алексея, актёр Геннадий Нилов.
Первой большой работой Алексея Нилова в кино стала одна из главных ролей (Максим, борец с мафией) в боевике режиссёра Вячеслава Сорокина «Меченые» (1991).
Широкую популярность актёру принесла одна из главных ролей (Андрей Васильевич Ларин, капитан милиции) в телесериале «Улицы разбитых фонарей» (1997—2004, с 1-го по 5-й сезон).
Алексей Нилов является артистом ООО «Люксфильм» (г. Москва)[2]. Руководит «N-театром». Является вице-президентом Межрегиональной общественной организации содействия развитию культуры и спорта «Берег».
