Kristian Bak Nielsen begon zijn carrière in 2000 bij het Deense FC Midtjylland. In het eerste seizoen speelde de verdediger, die begon als aanvaller, geen enkel competitieduel. Zijn club promoveerde in dat seizoen wel. Het seizoen daarop mocht Bak Nielsen vier duels meedoen op het hoogste Deense niveau.

In de seizoenen die volgden werd de verdediger een vaste waarde en tevens aanvoerder in het elftal van FC Midtjylland. In de zomer van 2007 nam Heerenveen hem voor 1,5 miljoen euro over van de Deense club. De Deen is nog geen vaste waarde bij het nationale elftal. In het seizoen 2003/04 werd hij opgeroepen voor het Deense Elftal.

In het seizoen 2009/10 was Bak Nielsen een vaste basisspeler, maar voor het nieuwe seizoen moet de Deen vrezen voor zijn basisplaats. Hij gaf begin 2010 aan een vertrek bij Heerenveen niet uit te sluiten. 

In de zomer van 2010 vertrok Bak Nielsen uiteindelijk bij Heerenveen. Hij speelt nu voor FC Midtjylland.