O 13 de agosto de 1971, cando Nagai tiña 19 anos, debutou na selección nacional de Xapón contra Islandia. Tamén xogou na clasificación para os Xogos Olímpicos de 1972 en 1971. Aínda que non xogou para o Xapón en 1972, foi seleccionado para a clasificación para a Copa do Mundo de 1974. Tamén xogou en 1974
Xogos Asiáticos de 1978. En 1980, foi seleccionado polo Xapón para a clasificación para os Xogos Olímpicos de Verán de 1980, o fracaso de Xapón en clasificarse para os Xogos Olímpicos de Verán de 1980. Esta cualificación foi o seu último partido para o Xapón. Xogou 69 partidos e marcou 9 goles para o Xapón ata 1980.