Em toda a sua carreira, "A Enciclopédia do Futebol", como era conhecido, só defendeu três camisas: a da seleção brasileira, a do Botafogo e da seleção carioca. Pelo Alvinegro, o jogador participou ao lado de Garrincha de uma geração gloriosa nos anos 60 que rivalizou com o Santos de Pelé pelo posto de melhor equipe do Brasil.
Com a camisa alvinegra, o ex-jogador atuou por 723 partidas, sendo o jogador que mais entrou em campo pelo Glorioso. Considerado o maior lateral-esquerdo de todos os tempos, Nilton é considerado o atleta que reinventou a posição, já que é tido por muitos com o primeiro a conciliar defesa e ataque com a mesma eficiência.
Em 2002, o craque foi enredo da Vila Isabel e desfilou na Sapucaí. Em 2009, torcedores do Botafogo se mobilizaram para homenagear o ídolo. Com o apoio da diretoria, uma estátua de Nilton foi eternizada no Engenhão.
Com a camisa da seleção brasileira, o atleta viveu grandes momentos. Nilton Santos esteve presente na Copa de 1950, no banco de reservas, quando o Brasil perdeu para o Uruguai, no Maracanã, e deu a volta por cima como titular no bicampeonato de 1958 e 1962, atuando como titular absoluto da posição. Além disso, o jogador também participou do Mundial de 1954, na Suíça.