Nel 2003, è entrata a far parte dell'agenzia di talenti Stardust Promotion dopo aver superato un'audizione. Successivamente, nel 2007, debutta come doppiatrice e cantante dopo aver superato un'audizione tenuta dalla compagnia musicale Victor Entertainment; è stata quindi scelta per interpretare il personaggio di Ranka Lee nella serie anime del 2008 Macross Frontier. Il suo primo singolo da solista Tenshi ni Naritai è stato pubblicato nel 2009, seguito dal suo primo album da solista I Love You nel 2010.
Oltre a Ranka, Nakajima è conosciuta anche per i suoi ruoli come Kaede Sakura in Kämpfer, Lyra in Fairy Tail, Cetra e Meloetta in Pokémon, Yuzuki Eba in A Town Where You Live, Megumi Aino/Cure Lovely in HappinessCharge Pretty Cure!, e Turi in Ascendance of a Bookworm. Le sue canzoni sono state inserite in serie come Kämpfer, Tamayura, Kotoura-san, Lagrange: The Flower of Rin-ne e Ascendance of a Bookworm. È anche la voce del software Vocaloid Megpoid. Nel 2013, ha annunciato una pausa indefinita dal canto per concentrarsi sulla sua carriera di attrice; è tornata a cantare nel 2017 con il singolo Watashi no Sekai, la cui canzone principale è stata utilizzata come tema finale della serie anime Fuuka.
Doppiaggio Serie televisive anime Ranka Lee in Macross Frontier (2008) Miku in Akikan! (2009) Citron in Basquash! (2009) Kaede Sakura in Kämpfer (2009-2011) Lyra in Fairy Tail (2009) Chiho e Chise Mihara in Kobato. (2009) Cetra e Meloetta in Pokémon (2009,2012) Aiba Ruri in Sacred Seven (2011) Cecily in Last Exile (2011) Hoshi Manami in Tamayura (2011) Mari Tamagawa in Moshidora (2011) Sazanka Bianca in Aquarion Evol (2012) Grania in Rinne no Lagrange (2012) Arai Sofia in Saki (2012) Yuzuki Eba in A Town Where You Live (2013) Yō Kasukabe in Mondaiji-tachi ga isekai kara kuru sō desu yo? (2013) Megumi Aino / Cure Lovely in HappinessCharge Pretty Cure! (2014) Charlotte Eberfreya Drossel in Violet Evergarden (2018) Turi in Ascendance of a Bookworm (2019-in corso) Kororo in Shaman King (2021)
Film d'animazione Ranka Lee in film di Macross Frontier (2009-2021) Megumi Aino / Cure Lovely in film di Pretty Cure (2014-2023) Julie in Words Bubble Up Like Soda Pop (2020)
Videogiochi Ranka Lee in Macross Ace Frontier, Another Century's Episode R Mikuma, I-168, I-58 , Hatsuzuki in Kantai Collection Ineffa in Genshin Impact
Discografia I Love You (2010) Be with You (2012) Thank You (2014) Curiosity (2018) Lovely Time Travel (2019) 30 Pieces of Love (2019) Green diary (2021)
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