早年生活
唐尼在唐·尼爾森和莎朗·尼爾森的四個孩子中排行老二，也是他們唯一的兒子。在老尼爾森就讀愛荷華大學的最後一年期間，唐尼在愛荷華城誕生了。在老尼爾森為波士頓凱爾特人隊效力期間，唐尼也開始在麻薩諸塞州的納蒂克茁壯成長。和他父親一樣，唐尼也十分熱愛籃球，他在伍斯特學院念高中時加入了校隊。但是，腳踝的一次意外骨折縮短了他的打球生涯。
在老尼爾森接受密爾沃基雄鹿隊的執教工作後，全家不得不隨之搬遷到威斯康辛州的布魯克菲爾德。1982年，唐尼高中畢業，莎朗驅車帶他回家，同一天，老尼爾森決定離開莎朗。為了離母親更近一點，唐尼放棄了到愛荷華大學或印第安納大學打球的機會，相反，他選擇了加盟伊利諾州隸屬NCAA三級聯賽的惠頓學院，他的姐姐曾在這兒上過學。儘管在惠頓學院當選了全美最佳球員，但唐尼要求父親不要為他聯繫任何職業球隊的試訓。大一賽季後的夏天，他加盟了體育健兒隊，賽程從南美再遍布到歐洲。這段經歷激發了尼爾森將國際球員引入NBA的興趣，這也是他隨後職業生涯的一個標誌點。1986年，他從惠頓學院畢業。
NBA生涯
1984-1986年間，尼爾森在父親的球隊雄鹿隊工作，擔任地區球探。1986-1994年間，尼爾森在父親執教的金州勇士隊擔任首席助教，1987年，他還兼職球探一職。在立陶宛蘇維埃社會主義共和國首都維爾紐斯打球時，尼爾森認識了薩魯納斯-馬修利奧尼斯，雖然存在語言障礙，但二人還是建立起深厚的友誼。當唐尼告訴父親馬修利奧尼斯這個人以及他的技術之後，勇士隊在1987年NBA選秀大會上用6號簽選中了他。1988年夏季奧運會結束後，馬修利奧尼斯邀請尼爾森來立陶宛做客，他在球員公寓中住了三個月，期間開設了一系列的籃球訓練營。最終，在1989年，尼爾森飛往莫斯科簽下了馬修利奧尼斯，這讓他成為了第一個進入NBA的蘇聯球員。
1995年，老尼爾森從勇士辭職後，小尼爾森也離開了球隊。1995-98年間，小尼爾森在菲尼克斯太陽隊擔任助教。在球隊招募史蒂夫-納什的過程中，小尼爾森的作用巨大，他在納什還在高中打球時就已經認識他，在納什成為聖塔克拉拉大學的球星之後，二人更是成為了好友。
達拉斯小牛
1998年，小尼爾森再一次同父親重聚，後者擔任小牛隊的主教練兼總經理，小尼爾森擔任副總經理。1998年NBA選秀大會，在尼爾森的安排下，他們選中了當時還不知名的德國戰車德克-諾維茨基，並通過一樁三方交易得到了在太陽出場時間有限的納什。倆人後來都贏得了MVP。就像是在20世紀80年代末引進馬修利奧尼斯打開東歐市場一樣，為了打開封閉傳統的中國市場，小尼爾森在1999年選秀大會上選中了NBA有史以來的第一個中國球員王治郅。
小牛從一支十年都無緣季後賽的魚腩成長為NBA總冠軍球隊，小尼爾森功不可沒。在他的任期內，小牛隊的勝率為66%，包括5個50+勝賽季，2個60+勝賽季，並在2007年拿到了創隊史紀錄的67勝。小牛隊也是六支五年內三次取得60勝或以上的球隊之一。總的來看，小牛隊連續十年勝場數超過了50。此外，在小尼爾森的帶領下，小牛連續十個賽季闖進了季後賽，三次打進西部決賽，兩次挺進總決賽，並在2011年奪冠。
小尼爾森一直都是通過交易和選秀得到球隊陣容的核心球員。比如2008-2009賽季的最佳第六人傑森·特里，泰森·錢德勒，未來名人堂成員傑森·基德，四屆全明星肖恩·馬里昂，兩屆全明星卡隆·巴特勒以及布蘭登·海伍德。
2009年，在馬克-庫班買下球隊後，小尼爾森擔任了球隊助教，在2000-2002賽季期間，他曾多次頂替父親擔任臨時主教練。
隨著小牛隊的發展聯盟附屬球隊在德州弗里斯科落戶，小尼爾森被任命為共同擁有人。德州傳奇隊在2010-11賽季開始新賽季，他們的主教練是籃球界第一位女性主教練南希-利伯曼。
奧運會
1990年，小尼爾森擔任立陶宛國家隊的一名助教。1991年，立陶宛宣布獨立之後，立陶宛國家隊也失去了資金支持。在了解了馬修利奧尼斯的困難之處後，小尼爾森幫助他們拉到了一批贊助商，讓他們得以征戰1992年的夏季奧運會，這批贊助商就包括了搖滾樂隊“感恩而死”。在那段時間內，小尼爾森幫助立陶宛球員在四屆奧運會中三奪銅牌，在1995年歐錦賽中摘銀，在2003年歐錦賽中摘金。為了表彰他的貢獻，小尼爾森在1995年獲得了“立陶宛大公蓋迪米納斯勳章”，2004年，立陶宛總統親自授予了他“Commander's Grand Crosses of the Order for Merits to Lithuania”。同時，他還是League of Industries的愛心大使。
1994年，小尼爾森擔任美國男籃在世錦賽上的球探。美國隊一路暢通無阻奪得了金牌。
小尼爾森還是中國國家隊的首席顧問，在那兒的兩年工作期內，他們在雅典奧運會上獲得了隊史最佳奧運會成績（第8名），並在2005年亞錦賽上奪得了金牌。
私人生活
小尼爾森和洛塔結為夫婦，倆人育有兩子。 小尼爾森參與過很多慈善項目，也和NBA的African Top 100合作過。他是達拉斯“Global Games”的創始人，這個組織給世界各地的頂尖青少年國家隊們提供了一個相互切磋的機會。他還幫助創建了“援助青年基金會”，為那些達拉斯沃思堡市區以及全球的貧困孩子提供上學機會。
