UFC Od 2012 do 2014 wygrał cztery pojedynki w organizacji m.in. z Jorge Santiago, otrzymując dwukrotnie bonus finansowy za występ wieczoru.
4 października 2014 na UFC Fight Night: Nelson vs. Story zanotował pierwszą porażkę w karierze, ulegając niejednogłośnie na punkty Rickiemu Story.
11 lipca 2015 na gali UFC 189 poddał duszeniem zza pleców w pierwszej rundzie Brandona Thatcha.
Na gali UFC 286, która odbyła się 18 marca 2023 w Londynie, zmierzył się z Bryanem Barbereną, który wszedł na zastępstwo za Daniela Rodrigueza. Nelson wygrał walkę przez poddanie w pierwszej rundzie za pomocą balachy. Za to zwycięstwo otrzymał bonus za występ wieczoru.
Po dwuletniej przerwie w walkach Nelson zmierzył z Kevinem Hollandem 22 marca 2025 na gali UFC Fight Night 255. Przegrał jednogłośnie na kartach punktowych.
Oczekiwano, że 19 lipca 2025 podczas gali UFC 318 w Nowym Orleanie zawalczy z Neilem Magnym. Jednak dwa tygodnie przed tym wydarzeniem pojawiły się doniesienia, że Nelson musiał wycofać się z walki z powodu kontuzji ścięgna udowego.
Osiągnięcia