Po raz pierwszy na arenie międzynarodowej Ville Nousiainen pojawił się w styczniu 2002 roku, podczas mistrzostw świata juniorów w Schonach, jednak plasował się poza czołową trzydziestką. Na rozgrywanych rok później mistrzostwach świata juniorów w Sollefteå był między innymi siódmy w biegu na 30 km stylem dowolnym oraz piąty w sztafecie. W Pucharze Świata zadebiutował 16 marca 2003 roku w Lahti, gdzie zajął 75. miejsce w biegu na 15 km stylem dowolnym. Pierwsze pucharowe punkty wywalczył 26 listopada 2005 roku w Kuusamo, kiedy na tym samym dystansie był piętnasty. Pierwszy raz na podium zawodów PŚ stanął 15 grudnia 2007 roku w Rybińsku, gdzie był drugi na dystansie 30 km stylem dowolnym. W zawodach tych lepszy okazał się jedynie NorwegTor Arne Hetland. Nousiainen na podium zawodów pucharowych stanął jeszcze tylko raz - 9 lutego 2008 roku w Otepää był trzeci w biegu na 15 km klasykiem. W klasyfikacji generalnej najlepiej wypadł w sezonie 2007/2008, który ukończył na siedemnastej pozycji. Kilkakrotnie startował w Tour de Ski, najlepszy wynik osiągając w drugiej edycji tego cyklu, którą ukończył na dziewiętnastym miejscu. W 2006 roku wystartował w biegu na dystansie 50 km techniką dowolną podczas igrzysk olimpijskich w Turynie, ale nie zdołał ukończyć rywalizacji. Na rozgrywanych cztery lata później igrzyskach w Vancouver był między innymi dziesiąty w sprincie drużynowym oraz piąty w sztafecie. Kilkakrotnie startował na mistrzostwach świata, największe sukcesy odnosząc podczas rozgrywanych w 2009 roku mistrzostw świata w Libercu, gdzie razem z Samim Jauhojärvim był trzeci w sprincie drużynowym, a wraz z Teemu Kattilakoskim, Mattim Heikkinenem i Jauhojärvim zdobył kolejny brązowy medal w sztafecie. Ponadto był między innymi piąty w sprincie drużynowym i czwarty w sztafecie na mistrzostwach świata w Oslo w 2011 roku. Indywidualnie najbliżej medalu był także w Oslo, gdzie zajął ósme miejsce w biegu na 15 km stylem klasycznym. Kilkakrotnie zdobywał medale mistrzostw Finlandii, w tym cztery złote: w biegu łączonym na 20 km i na dystansie 50 km stylem klasycznym w 2010 roku oraz w biegu na 10 km klasykiem i 50 km stylem dowolnym w 2013 roku.
- – zawodnik nie wystartował TdS – Tour de Ski DNS – Zawodnik został zgłoszony do biegu, ale w nim nie wystartował DNF – Zawodnik nie ukończył biegu LPD – Zawodnik został zdublowany