Nielsen dorastał w Fort Norman. Uczęszczał do Victoria High School w Edmonton w prowincji Alberta. Naukę kontynuował w Lorne Greene’s Academy of Radio Arts w Toronto. Lata młodości zbiegły się z czasem II wojny światowej — jako 17—latek zaciągnął się do Królewskich Sił Lotniczych i przez niemal dwa lata służył w lotnictwie jako strzelec pokładowy. Pracował także jako DJ, zanim otrzymał stypendium od Neighborhood Playhouse School of the Theatre w Nowym Jorku, gdzie podjął naukę aktorstwa, występując jednocześnie w letnim teatrze giełdowym. Następnie uczęszczał do Actors Studio, aż do swojego pierwszego występu telewizyjnego w 1950 w odcinku Studio One – Hannah z udziałem Marca Connelly’ego.
Kariera thumb|left|300px|Leslie Nielsen i Anne Francis w filmie Zakazana planeta z 1956 roku
Po raz pierwszy trafił na mały ekran i wziął udział w programie American Broadcasting Company The Clock (1950), a następnie pojawił się jako Dennis w dwóch odcinkach serii CBS The Web (1950, 1951), którego producentem był Mark Goodson. Był narratorem dokumentalnego filmu wojennego Bitwa pod Gettysburgiem (The Battle of Gettysburg, 1955), który zdobył dwie nominacje do Oscara.