I et interview med DR har Nielsen udtalt, at hun altid har vidst, at hun ville læse historie. Allerede som barn var hun mere interesseret i at se programmer med Piet van Deurs, når hendes jævnaldrene var interesserede i boybands.  Jeg har altid været frygtelig nørdet. Når alle de andre syntes, at et eller andet boyband var fantastisk, ville jeg egentlig bare helst se Piet van Deurs  — Cecilie Nielsen Nielsen gik på Københavns Universitet, hvor hun første læste en bachelor i historie fra 2006-2010, og herefter en kandidatgrad i samme fra 2010-2013. Hun blev imidlertid aldrig færdig med sit speciale. Hun startede på DR som praktikant og blev senere studentermedhjælper. Hun gik til casting på et historieprogram, hvor casteren mente, at hun havde potentiale til mere, hvorefter hun blev castet som vært, hvor hun i februar 2013 blev ansat på DR i selskabets historieafdeling, som tilrettelægger, udvikler og vært. Hun fik opgaven som vært på Huse der former os. Hun var med fra første sæson af Historiequizzen, der startede med historikeren Ulrik Langen som vært. Efter tre sæsoner skiftede programmet til Adrian Hughes, og Nielsen har sammen med Trine Halle (historiker, tidl. Museet for Søfart i Helsingør, nu Magasin du Nord Museum) og Kåre Johannessen (historiker, forfatter, tidl. museuminspektør på Middelaldercentret ved Nykøbing Falster, nu selvstændig historiker) er de eneste deltager, som har deltaget i alle sæsoner af quizzen. I 2016 var hun også vært på serien 1.000 års tro, der omhandlede danskernes tro igennem de seneste 1000 år. I foråret 2016 optog hun programmet Guld i Købstæderne, der besøgte forskellige købstæder i Danmark, heriblandt Køge, Horsens, Nykøbing Falster, Ribe og Skive, hvor privatpersoner kunne komme på besøg med deres antikviteter og få dem vurderet af forskellige eksperter. Programmet blev sendt i sommeren samme år, og i et program fra Nykøbing Falster blev hun bl.a. besøgt af kollegaen Kåre Johannessen, som havde medbragt en daneøkse fra omkring år 1000. Det er inspireret af det britiske program Antiques Roadshow med Fiona Bruce. I juni samme år sendte DR K programmet Rejsen til Slagmarken, hvor Nielsen og Kåre Johannessen i to programmer kiggede på de mest berømte slag ved Vestfronten i 1. verdenskrig; Slaget ved Verdun og Slaget ved Somme i anledning af 100-års jubilæet for begge slag. De to værter besøgte slagmarkerne og fortalte om slagene med fokus på de danske sønderjyder deltagelse. Programmet var optaget i januar samme år. I 2017 stod hun for serien Slavenation Danmark, som omhandlede Danmark og Dansk Vestindien mellem 1672 og 1917.  I 2017 og 2018 stod hun bag to sæsoner af podcasten Meget mere Matador, hvor hun sammen med forskellige gæster diskuterede de 24 episoder i tv-serien Matador. Podcasten blev meget populær, og de to første afsnit blev de mest downloadede podcasts i Danmark. I serien medvirker en lang rækker mennesker, der ligesom Nielsen selv er begejstrede for serien. Disse tæller bl.a. statsminister Lars Løkke Rasmussen, professor i filosofi Vincent F. Hendricks, komiker Nikolaj Stokholm og Morten Mejdahl. I foråret 2018 var hun været på programserien Ekspeditionen - På sporet af Vitus Bering, der blev sendt i seks afsnit, hvor Nielsen fulgte Vitus Bering 2. Kamtjatka-ekspedition.  Privatliv Nielsen er født i Sakskøbing. Nielsen har danset fra hun var 2 år og til midten af 20'erne. og hun har bl.a. deltaget i to udenlandske danseturneringer. Hun bor på Islands Brygge i København. Hun har en kæreste ved navn Claus, der er art director.