Voordat Nagatomo naarEuropa vertrok, speelde hij bijFC Tokyo. Met deze club won hij in 2009 deJ.League Cup. In juli 2010 tekende Nagatomo een contract op huurbasis bijAC Cesena, een club die uitkomt in deItaliaanseSerie A. Voor zijn vertrek hield hij een afscheidsspeech voor 25.000 fans van FC Tokyo. In januari 2011 tekende hij een vast contract bij Cesena, om vervolgens direct te worden uitgeleend aan Inter Milaan. Hij was de eerste Japanner die uitkwam voor de club uitMilaan. Hij speelt het liefst met rugnummer 5, maar omdat dat nummer al vergeven was aanDejan Stanković, nam hij rugnummer 55. Nagatomo maakte zijn debuut voor Inter op 6 februari 2011, in een wedstrijd tegenAS Roma, toen hij inviel voorWesley Sneijder. Een maand later scoorde hij zijn eerste doelpunt voor Inter, in een met 5-2 gewonnen wedstrijd tegenGenoa CFC. Na hetseizoen kreeg hij een vast contract bij Inter.
Nagatomo debuteerde op 24 mei 2008 in hetJapans voetbalelftal in de wedstrijd tegenIvoorkust. Datzelfde jaar werd hij opgenomen in de selectie voor deOlympische Zomerspelen. Japan werd echter al in de groepsfase uitgeschakeld. Op hetwereldkampioenschap voetbal van 2010, waar Nagatomo alle wedstrijden voor Japan speelde, werd Japan uitgeschakeld in de eerste knock-outronde doorParaguay. Meer succes met het nationale elftal had hij in 2011, toen deAzië Cup werd veroverd.