Nicolai Boilesen (Ballerup, 16 februari 1992) is een Deense profvoetballer die doorgaans speelt als verdediger. Hij verruilde Ajax in augustus 2016 voor FC Kopenhagen. Boilesen speelde in 2011 zijn eerste interland in het Deens voetbalelftal.
Boilesen begon met voetballen bij Lille Hema IF in zijn geboorteplaats, waar hij werd gescout door Skovlunde IF. Dat verruilde hij in 2004 voor de jeugdopleiding van Brøndby IF. Hier debuteerde hij nooit in het eerste elftal, maar speelde hij zich wel in Denemarken -19 en Denemarken -21.
Boilesen verruilde de jeugd van Brøndby in 2010 voor die vanAjax. Landgenoot Christian Eriksen speelde hier op dat moment ook. Ajax hoefde Brøndby alleen opleidingskosten te betalen voor de linksachter. In Amsterdam tekende Boilesen een contract dat hem tot 30 juni 2013 aan de club verbond. In de jeugd van Ajax begon Boilesen niet goed: hij raakte geblesseerd. Na zijn herstel groeide hij uit tot een vaste waarde in Ajax A1 en speelde hij wedstrijden in Jong Ajax.