Diplômé de mécanique du Härnösand Läroverk en 1939, il est engagé en 1942 par le constructeur aéronautique Saab.
Nils Bohlin a d'abord été employé par le département aéronautique de Saab, où il a travaillé sur les sièges éjectables. En 1958, Nils Bohlin est recruté par Volvo pour travailler sur la sécurité, ce qui l'amène à perfectionner la ceinture de sécurité à trois points d'ancrage inventée en 1951 et brevetée par les Américains Roger W. Griswold et Hugh DeHaven[2].
Le , Bohlin a déposé une demande de brevet pour sa variante (Safety belt for vehicles, brevet n° SE 227568[3], délivré le 16 octobre 1969), qui a été brevetée en Allemagne en 1961 (Sicherheitsgurt fûr Fahrzeuge, brevet n° DE 1101987[4], délivré le 10 juillet) et aux États-Unis en 1962 (Safety belt, brevet n° US 3043625A[5], délivré le 10 juillet).
À partir de 1959, la ceinture à trois points d'ancrage a été installée de série sur les modèles de voitures particulières Volvo Amazon et Volvo PV444. La première voiture de tourisme Volvo vendue avec la ceinture à trois points d'ancrage de série était une Volvo PV544, livrée le au concessionnaire Volvo de Kristianstad[6]. Depuis l'introduction et la normalisation de la version de Nils Bohlin de la ceinture à trois points d'ancrage dans les voitures de tourisme Volvo en 1959, la ceinture à trois points d'ancrage est devenue la norme sur toutes les voitures de tourisme fabriquées aujourd'hui.