Nicolaj Thomsen (ur. 8 maja 1993 w Skagen) – duński piłkarz grający na pozycji lewego pomocnika. Jest zawodnikiem klubu SønderjyskE Fodbold.
1 grudnia 2025 roku ogłosił zakończenie kariery, nadal pełni w B93 funkcję dyrektora kreatywnego.
Kariera klubowa Swoją karierę piłkarską Thomsen rozpoczął w klubie Aalborg BK. W 2011 roku awansował do pierwszej drużyny Aalborga. 4 kwietnia 2012 zadebiutował w niej w Superligaen w przegranym 1:2 domowym meczu z FC Midtjylland. 11 listopada 2013 w wygranym 4:1 spotkaniu z Randers FC strzelił swojego pierwszego gola w lidze duńskiej. W sezonie 2013/2014 wywalczył swoje pierwsze w karierze mistrzostwo kraju. W maju 2014 wystąpił w wygranym 4:2 finale Pucharu Danii z FC København.
Latem 2016 Thomsen przeszedł do FC Nantes, w którym zadebiutował 13 sierpnia 2016 w wygranym 1:0 meczu z Dijon FCO. W tym spotkaniu strzelił również pierwszą bramkę w Ligue 1. W Nantes grał przez pół roku.
Na początku 2017 roku Thomsen został zawodnikiem FC København. W zespole z Kopenhagi wystąpił po raz pierwszy 15 lipca 2017 w zremisowanym 1:1 domowym spotkaniu z Aalborgiem. W sezonie 2018/19 wywalczył wraz z zespołem drugie mistrzostwo Danii w karierze.
5 sierpnia 2021 został piłkarzem norweskiej Vålerengi Fotball.