خلال الحرب العالمية الأولى ، خدم نيلسون في مشاة جيش الولايات المتحدة كنائب. في عام 1917 ، في سن 41 ، قدم تقريره لتدريب الضباط ، الموجود في بلاتسبيرغ ، نيويورك. في عام 1918 ، شارك نيلسون في معركة مارن الثانية
، واللي وقتل خلالها الضابط القائد. خلال المعركة جُرِح، ولكنه بقي يأمر زملائه الجنود ويحرسهم بأمان لمدة 24 ساعة. عانى من جرح رصاصة في المعدة وعدة جروح من الشظايا. قضى بقية الحرب في المستشفى وفي وقت لاحق حصل على صليب الحرب الفرنسي وصليب الخدمة المتميزة.