Jørgen Edvin Nilssen er først og fremst kjent som en av Det Norske Misjonsselskaps pionermisjonærer i Hunan-provinsen i Kina, hvor han virket som lege og prest i årene 1902–18.
Nilssen opplevde sine første barneår i Nord-Norge, der faren var lærer på forskjellige steder, og han fikk sin første skolegang hos ham. 1882 flyttet familien til Drammen, og han begynte på middelskolen ved Drammen Latinskole. Fire år senere gikk ferden til Kristiania, og 1890 tok han examen artium ved Kristiania katedralskole. Nilssen sier selv at det var i løpet av gymnastiden han begynte å ta “sigte paa missionstjenesten”. Ved Biermanske Husflidskole gjennomgikk han derfor forskjellige kurs i praktiske ferdigheter som han mente kunne komme ham til nytte som misjonær, slike som bokbinderi, skomakerlære, snekkeri og treskjæring. Deretter studerte han medisin og ble uteksaminert lege våren 1900.
Etter verneplikt, diverse kortere kandidatengasjementer og vikariater og et kurs i tropemedisin i London ble han desember 1901 ansatt som misjonær i Det Norske Misjonsselskap, som samme sommer hadde vedtatt å starte misjonsvirksomhet i Kina. Sammen med tre andre misjonærer drog han våren 1902 til Kina og ankom Changsha i Hunan midt i mai. Her startet han sammen med misjonærkollega og lege Ragnhild Gotteberg nokså umiddelbart et lite hospital, men flyttet 1905 til byen Yiyang, hvor han gikk til innkjøp av et større landområde og bygde et nytt sykehus. Sykehuset hadde allerede 1908 over 500 senger og over 4000 polikliniske behandlinger.
1909–11 oppholdt Nilssen seg i Norge, hvor han ved siden av oppbyggelige foredrag i misjonsforeninger og kirker holdt diverse foredrag i bl.a. Det Geografiske Selskap i Kristiania for å spre faglig kunnskap om Kina. Han skjenket også en samling kulturhistoriske kinesiske gjenstander til Etnografisk Museum. 1910 var han en av Det Norske Misjonsselskaps representanter på den store verdensmisjonskonferansen i Edinburgh. Under norgesoppholdet ble Nilssen ordinert til prest.
Tilbake i Hunan våren 1911 fikk Nilssen igjen Changsha som arbeidssted, hvor han både bestyrte hospitalet og virket som prest. Samtidig brøt det ut revolusjon, og sammen med leger fra Yale Mission organiserte Nilssen “Hunan Røde Kors Selskap” og var selskapets kasserer under de verste urolighetene. 1912 flyttet han igjen til Yiyang som bestyrer for misjonens middelskole, prest i Taohwalun menighet og oppsynsmann for utestasjonene i Yiyang distrikt.
1912 startet Nilssen en blindeskole i Yiyang med en pedagogikk som var spesielt tilpasset kinesisk blindeskrift. Han ble utpekt som tilsynsmann for Det Norske Misjonsselskaps samlede virksomhet i Kina 1914, et verv han innehadde til han reiste hjem 1918. Fra 1916 fungerte han som bestyrer for Ningxiang stasjon og fra 1917 for Yiyang stasjon.
Nilssen var redaktør for Norsk Missionstidende 1920–22 og for Lægemissionæren 1918–22. Etter Lars Dahles fratreden 1920 ble han utnevnt til generalsekretær i Det Norske Misjonsselskap. Hans virketid ble imidlertid svært kort, 28. oktober 1922 fikk han et illebefinnende og døde brått.
For sin innsats i Røde Kors ble Nilssen utnevnt til æresmedlem av Kinas Røde Kors. Han var også medlem av China Medical Missionary Association.
Jørgen Edvin Nilssen og Marie Valentine Wisløff hadde fem barn; to sønner ble kinamisjonærer.