Hon slog den niondeseedade Mika Stojsavljevic, Storbritannien efter värsta vändningen i semifinalen – 6–1, 6–1.
I finalen väntar den 14:e-seedade belgiskan Jeline Vandromme.
Nilsson har på vägen till finalen slagit ut amerikanskan Julieta Pareja, världsetta på juniorsidan, i åttondelen och den åttondeseedade spanjorskan Esquiva Banuls i kvartsfinal.
17-åringen från Stockholm kvalade in till US Open.
Hon blev för två år sedan den yngsta svensk som vunnit en landslagsmatch – såväl på herr- som damsidan – när hon vann i Billie Jean King Cup, damernas motsvarighet till Davis Cup.
