Nelson creció en Indonesia.^[2]​ La repostería es de su familia, ya que su abuela francoamericana era conocida por los postres que creó en su restaurante de San Francisco en la década de 1930.^[3]​ Nelson se graduó de la Groton School (clase de 1991), la Universidad Wesleyan (clase de 1996) y el Programa de Pastelería Profesional de Tante Marie en San Francisco.^[4]​ Nelson es una galardonada con el Premio Wesleyan Distinguished Alumnus.^[5]​

Antes de entrar en el negocio de la panadería, Nelson y su marido, Charles (nacido en 1969),^[1]​ nativo de Oklahoma, trabajó como banquero de inversión.^[6]​ Después del fracaso de las puntocom, Nelson decidió centrarse en la elaboración de pastelería y abrió un negocio de pasteles personalizados desde su casa en San Francisco.^[7]​ Más tarde, ella y Charles trasladaron el negocio a una antigua tienda de sándwiches a la antigua en Los Ángeles y comenzaron a hacer solo cupcakes.^[8]​

El 13 de abril de 2005, la pareja abrió Sprinkles Cupcakes, la primera panadería de cupcakes del mundo.^[9]​ Comenzaron en una tienda de 600 pies cuadrados (56 m2) en Beverly Hills, California.^[1]​ Aunque el negocio de la panadería estaba en una caída de cuatro años sin carbohidratos y los primeros en ser detractores, vendieron 2.000 cupcakes la primera semana. Se describe a Nelson como teniendo una versión "sofisticada" del cupcake clásico, utilizando ingredientes de la mejor calidad como mantequilla de crema dulce, vainilla Bourbon pura Nielsen-Massey Madagascar y chocolate Callebaut.^[3]​ También crea ofertas poco convencionales como cupcakes veganos y sin gluten^[10]​ e incluso cupcakes para perros.^[11]​ La tienda elegante y minimalista fue diseñada por un arquitecto de Viena y el logotipo y el embalaje fueron creados por un ex empleado de Martha Stewart.^[1]​

Sprinkles ahora tiene 22 ubicaciones en todo Estados Unidos, incluyendo Nueva York,^[12]​ con planes para abrir en 4 ciudades más, incluyendo Londres y Tokio.^[1]​ Los Nelson también iniciaron un "Sprinklesmobile" itinerante, una furgoneta Mercedes Sprinter diseñada por el arquitecto de Sprinkles Andrea Lenardin.^[13]​ En 2007, Nelson también desarrolló una línea de mezclas para cupcakes que se venden exclusivamente a través de su tienda y las tiendas Williams Sonoma en los Estados Unidos y Canadá.^[3]​ En 2012, Sprinkles presentó su cajero automático de cupcakes, un sistema de entrega de cupcakes sin contacto, que Nelson concibió después de un antojo nocturno de embarazo.^[14]​ Sprinkles ahora opera 38 cajeros automáticos de Cupcake en todo el país. Los fans de Sprinkles incluyen a Oprah Winfrey, Blake Lively, Katie Holmes, Ryan Seacrest, Tom Cruise, Barbra Streisand y Serena Williams.^[4]​

En 2014, Nelson vendió Sprinkles a un grupo de capital privado.^[15]​

Nelson es jueza de la serie de competencia Cupcake Wars, sindicada en todo el mundo, y Sugar Rush, que fue productora ejecutiva. También ha aparecido en The Best Thing I Ever Ate, The Chef Show, y ha sido jueza en el programa Throwdown de Bobby Flay. Nelson también ha aparecido en programas de televisión, incluyendo The Today Show, Nightline, The Martha Stewart Show, Masterchef Season 10 y ha sido perfilado en la revista People. Sus cupcakes han aparecido en The Oprah Winfrey Show, la revista Bon Appetit, Food & Wine, The New York Times y Los Angeles Times.^[4]​

Nelson co-creó y es productor ejecutivo del próximo concurso de cocina de pizza Best in Dough en Hulu.^{[cita requerida]}

Nelson es cofundador de Pizzana, una cadena de restaurantes de pizzería neoapolitana.^[16]​

Nelson es la autora de The Sprinkles Baking Book y Sweet Success.^[16]​

Nelson reside en Los Ángeles, California, y Sun Valley, Idaho. Su casa en Sun Valley apareció en Elle Decor.^[17]​ Ella tiene dos hijos.^[18]​