Nagatomo begon zijn tweede Inter Milan seizoen door 62 minuten te spelen in de openings Serie A
De wedstrijd tegen Palermo eindigde met een 4 tegen 3 nederlaag. Op 27 september 2011 gaf Nagatomo een assist aan Giampaolo Pazzini door Aleksei Berezutski te verslaan voordat hij de bal over het doel gooide tijdens de 3<unk>2 uitwedstrijd tegen CSKA Moskou in de tweede groepsfase van de Champions League. Hij scoorde zijn eerste doelpunt van het seizoen op 10 december 2011 tijdens de 2<unk>0 thuisoverwinning tegen Fiorentina in de wedstrijddag 15 van de Serie A. Hij was drie dagen later weer in de scoresheet toen hij een Ricky Álvarez-cross naar huis bracht in de 1<unk>0 overwinning tegen Genoa. In de laatste wedstrijd van 2011 tegen Lecce thuis, produceerde Nagatomo een "man of the match" prestatie door twee assists te leveren in een uiteindelijke 4-1 overwinning.