Sixième des Jeux olympiques de la jeunesse d'été de 2010, il se classe deuxième des Championnats panaméricains juniors de 2011. Il dispute cette même année son premier décathlon senior à Arcadia, réalisant un total de 7 577 points.
Étudiant à l'Université de l'Arkansas à Fayetteville, Gunnar Nixon remporte les championnats NCAA, à Des Moines en établissant un nouveau record national junior avec 7 892 pts. Il s'adjuge par la suite le titre des championnats des États-Unis juniors. En juillet, à Barcelone, il devient champion du monde junior avec 8 018 points, améliorant son propre record national junior. Il devance sur le podium l'Australien Jake Stein et le Néerlandais Tim Dekker[1].
En 2013, Gunnar Nilson remporte le titre de l'heptathlon lors des Championnats des États-Unis en salle d'Albuquerque, avec un score de 6 232 pts[2]. Fin mai, il dépasse pour la première fois de sa carrière les 8 000 pts au décathlon en se classant troisième du meeting de Götzis, avec 8 136 pts.