Der Steckbrief von Connie Nielsen könnte nicht internationaler sein. Geboren wurde sie in Dänemark, wo sie ihre Karriere an der Seite ihrer Mutter in Revuen und Varietés begann. Als nächstes ging sie nach Paris. Dort arbeitete sie als Model und Schauspielerin, was sie weiter nach Italien führte, wo sie die Schauspielschule in Rom besuchte. In Italien lebte sie dann etwas länger, bevor sie endgültig in die USA zog.
In den Vereinigten Staaten hatte sie dann ihre ersten Auftritte in englischsprachigen Filmen. 1997 spielte sie Christabella Andreoli in "Im Auftrag des Teufels". Im Film soll sie mit ihrem Kollegen Kevin (Keanu Reeves), der eigentlich ihr Halbbruder ist, ein Kind zeugen – den Antichristen. Im Jahr 2000 gelang Connie Nielsen dann der endgültige Durchbruch, als sie die Rolle der Lucilla in "Gladiator" ergattert. Seitdem war sie in vielen Hollywood-Streifen zu sehen - darunter "Mission to Mars" und "One Hour Photo".
Ihr Filmdebüt in ihrem Geburtsland Dänemark gab Connie Nielsen 2004. Für ihre Rolle in "Brødre" (Brüder) gewann sie den "Bodil", den dänischen Award für die beste Schauspielerin. Außerdem war sie als beste Darstellerin bei den "European Movie Awards" nominiert. Nach diesem Erfolg war sie unter anderem ein häufiger Gast in der Serie "Law und Order: Special Victims Unit", in der sie Mariska Hargitay ersetzte, die sich im Mutterschaftsurlaub befand.
Connie Nielsen selbst ist bereits zweifache Mutter. Mit ihrem Langzeitfreund, Metallica-Drummer Lars Ulrich, hat sie einen Sohn: Bryce Thadeus wurde im Mai 2007 geboren. Aus einer früheren Beziehung stammt ihr erstgeborener Sohn Sebastian.