ইতালীয় লিগে চেসেনা এবং ২০১১ এশিয়ান কাপে জাপানের হয়ে ভালো খেলার সুবাদে ইতালির শক্তিশালী ক্লাব ইন্টার মিলান ২০১১ সালের জানুয়ারিতে তাকে দলে ভেড়ায়। ১ম পুর্ব এশিয়ার খেলোয়াড় হিসেবে তিনি ইন্টার মিলানে খেলার সুযোগ পান।

৬ ফেব্রুয়ারি ২০১১ সালে নাগাতোমো ইন্টারের হয়ে ১ম ম্যাচ খেলেন। ঐ ম্যাচে তিনি ডাচ ফুটবলার ওয়েসলি স্নাইডারের বদলে খেলতে নামেন। সেই ম্যাচে রোমার বিপক্ষে ৫-৩ গোলের বিশাল জয় পায় ইন্টার মিলান। পরের ম্যাচে জুভেন্টাসের বিপক্ষে বদলি খেলোয়াড় হিসেবে নামেন। ২০১১ সালের ২৭ ফেব্রুয়ারি সাম্পোদিয়ার বিপক্ষে রাইট ব্যাক হিসেবে পুরো ৯০ মিনিট খেলেন। ২০১১ সালের ৬ মার্চ নাগাতোমো ইন্টারের হয়ে ১ম গোল দেন। ঐ ম্যাচে ইন্টার মিলান জেনোয়াকে ৫-২ গোলে হারায়।

জাপানে হয়ে যাওয়া ভয়াবহ সুনামি ও ভুমিকম্পের ঘটনায় ১৫ মার্চ চ্যাম্পিয়েন্স লিগে বায়ার্নের বিপক্ষের ম্যাচে তিনি জাপানের পতাকা নিয়ে মাঠে প্যারেড করেন।

২০১১ সালের ২৭ সেপ্টেম্বর চ্যাম্পিয়েন্স লিগের গ্রুপ পর্বের ২য় ম্যাচে নাগাতোমোর একটি এসিস্টের সহায়তায় এওয়ে ম্যাচে সিএসকে মস্কোকে ৩-২ গোলে হারায় ইন্টার মিলান।

২০১৩-১৪ মৌসুমে নাগাতোমো ইন্টার মিলানের হয়ে নিজের সেরা ফর্মে ছিলেন। ঐ মৌসুমে তিনি ৫ টি গোল এবং ৬ টি এসিস্ট করেন।

২০১৬ সালের ৮ এপ্রিলে ইন্টার মিলানের সাথে চুক্তির মেয়াদ ২০১৯ সালের জুন পর্যন্ত বাড়ায়।

তথ্যসূত্র
আন্তর্জাতিক ক্যারিয়ার
ইন্টার মিলান
এফসি টোকিও