כתוב המשך לפרק זה - נאגאטומו החל את עונת האינטר מילאן השנייה שלו על ידי משחק 62 דקות בפתיחת הסרי א
המשחק נגד פלרמו, הסתיים בתבוסה 4 ל-3. ב-27 בספטמבר 2011 סיפק נאגאטומו אסיסט לג'אמפאולו פאציני על ידי ניצחון אלקסי ברזוצקי לפני שהניע את הכדור דרך השער במהלך ניצחון 3×2 מחוץ לבית מול צ'סק"א מוסקבה במשחק שלב הקבוצות השני של ליגת האלופות. הוא כבש את שערו הראשון בעונה ב-10 בדצמבר 2011 במהלך ניצחון 2-0 מול פיורנטינה ביום המשחק 15 של סרייה א. הוא היה שוב בתרשימת השערים שלושה ימים לאחר מכן כאשר הוא החזיר הביתה קרס של ריקי אלברז בניצחון 1-0 נגד ג'נואה. במשחק האחרון של 2011 נגד לקצ'ה בבית, נגאטומו הפיק הופעה של "איש המשחק" על ידי מתן שני סידורים בניצחון סופי של 4-1.