Nagatomo to dynamiczny lewy obrońca, który występować może również na prawej stronie boiska. Charakteryzuje go znakomita szybkość, dynamika oraz panowanie nad piłką, które pomaga mu wygrywać liczne pojedynki jeden na jeden. Posiada duże zdolności do gry ofensywnej, co często wykorzystuje występując w barwach Interu.
Do klubu dołączył w styczniu 2011 roku na zasadzie wypożyczenia z Ceseny. Po upływie tego sezonu został wykupiony przez Inter, ponieważ swoją grą zapewnił sobie miejsce w drużynie najpierw Leonardo, a następnie Gasperiniego, Ranieriego i Stramaccioniego.
Również pod wodzą Waltera Mazzarriego, filigranowy Japończyk często otrzymywał szanse gry w pierwszej jedenastce Interu. Jak sam podkreśliał, pod okiem Włocha bardzo wiele się nauczył i przede wszystkim stał się znacznie bardziej skuteczny pod bramką rywala. Miało to odzwierciedlenie w jego statystykach, bowiem w sezonie 2013-2014 Nagatomo w 34 meczach, które zagrał, w aż 32 wychodził w podstawowym składzie i zdobył 5 bramek.
Połowę sezonu 2017-2018 spędził na wypożyczeniu do tureckiego Galatasaray, gdzie udało mu się zdobyć Mistrzostwo Kraju. Latem wziął udział w Mistrzostwach Świata w piłce nożnej w Rosji, gdzie w grupie mierzył się m.in. z reprezentacją Polski. Pod koniec czerwca 2018 roku został wykupiony przez Galatasaray za kwotę 2 milionów euro.