Christoph Friedrich Nilson entstammte einer Augsburger Künstlerfamilie. Er war ein Enkel von Johannes Esaias Nilson (1721–1788) und Sohn des Graveurs und Kupferstechers Johann Philipp Nilson (1770–1828).

Nilson studierte ab dem 6. Mai 1829 an der Königlichen Akademie der Bildenden Künste in München das Fach Historienmalerei bei Joseph Schlotthauer und Julius Schnorr von Carolsfeld.