È figlio dell'ex pilota Satoru Nakajima. Anche suo fratello, Daisuke, è un pilota automobilistico.
La carriera Gli esordi Nakajima ha iniziato la sua carriera motoristica nel 1996, col karting. Tre anni dopo ha vinto la Suzuka Formula ICA. Subito dopo Nakajima fu scelto dalla Toyota per far parte del Young Drivers Program.
Curiosamente suo padre fu supportato nella carriera da un concorrente diretto della Toyota, la Honda. Nakajima considera questo la prova di come la sua carriera non sia stata supportata dal nome paterno.
Nel 2002 Nakajima partecipa alla Formula Toyota, di cui diviene campione l'anno seguente. Passa così alla F3 giapponese nel 2004, in cui vince due gare e giunge quinto nella classifica generale.
Nakajima resta nella categoria anche nel 2005, diventandone vicecampione. Nella stessa annata partecipa anche al campionato GT300 giapponese per vetture sport, in cui termina ottavo.
L'arrivo in Europa Nakajima passa così alla F3 Euro Series nel 2006 in cui si trova a competere con Sebastian Vettel e Paul di Resta. Dopo un buon avvio con un secondo posto iniziale e una vittoria nella quarta gara, Nakajima termina settimo con 36 punti, dietro ai suoi compagni di scuderia alla Manor Motorsport, Kohei Hirate (terzo) ed Esteban Guerrieri (quarto). Il campionato viene vinto da di Resta.
Nel novembre del 2006, Nakajima è indicato dalla Williams quale collaudatore per la stagione 2007 in Formula 1, assieme a Narain Karthikeyan, mentre i piloti titolari sono indicati in Nico Rosberg e Alexander Wurz, con l'opportunità di divenire titolare già nel 2008. Il suo esordio su una vettura di Formula 1 avviene sul Fuji Speedway pochi giorni dopo, in cui completa alcuni giri in condizioni di bagnato.
La GP2 Nakajima corre in GP2 Series nel 2007 per la DAMS assieme a Nicolas Lapierre, che nell'interstagione 2006-2007 aveva vinto l'A1 Grand Prix. Nakajima rimane test driver in Williams completando oltre 7 000 km.
In stagione il nipponico non vince ma con cinque podi consecutivi è il miglior esordiente, terminando quinto. Nakajima è considerato responsabile di una collisione in una gara a Istanbul, con Karun Chandhok, ed è penalizzato con un drive-through.
La Formula 1 Williams (2007-2009)
Dopo aver svolto in cinque occasioni i test del venerdì, Nakajima esordisce in Formula 1 nell'ultimo gran premio della stagione, a San Paolo del Brasile, sostituendo Alexander Wurz ritiratosi dal mondiale; proprio nella gara dell'esordio, conclude al 10º posto e travolge due meccanici durante il pit-stop, fortunatamente senza gravi conseguenze. Il 7 novembre viene confermato quale pilota titolare, assieme a Nico Rosberg, alla Williams per la stagione 2008.
Protagonista di un incidente senza conseguenze durante i test invernali, Nakajima inizia la stagione molto positivamente con un sesto posto in Australia. Durante la stagione, soprattutto nella parte iniziale, coglie spesso punti (7º in Spagna e a Monaco). Va a punti anche in Gran Bretagna e a Singapore (due ottavi).
Viene così confermato anche per il campionato 2009. Nella prima gara in Australia, sbatte a muro e si ritira, mentre in Bahrein, è nuovamente costretto al ritiro, questa volta per un guasto tecnico. Anche a Montecarlo un incidente lo elimina dalla gara. Nel Gran Premio di Silverstone, conquista il suo miglior piazzamento in qualifica (quinto), davanti anche a Jenson Button. Una cattiva strategia lo porta fuori dalla zona dei punti. Nakajima sfiora la zona punti nel Gran Premio d'Ungheria, a soli 0,7 secondi da Jarno Trulli. Il giapponese termina poi nono a Singapore. Al Gran Premio del Brasile Nakajima è nuovamente vicino alla zona punti ma viene eliminato da una collisione con Kamui Kobayashi. Nakajima termina così la stagione con zero punti, l'unico pilota impegnato lungo l'intera stagione a non aver marcato punti iridati.
Per la stagione 2010, la Williams mette sotto contratto Rubens Barrichello e Nico Hülkenberg liberando così Nakajima.
Stefan GP (2010) Finito inizialmente senza un sedile per la stagione 2010, dopo una breve trattativa firmò un contratto con la neonata Stefan Grand Prix, scuderia serba, che dopo aver siglato una partnership con la Toyota, stava tentando l'ingresso nel Circus per l'imminente stagione 2010. Nell'interstagione dopo essere stato presentato alla stampa, il 19 febbraio presenziò alla presentazione della macchina ed effettuò anche uno shakedown dimostrativo all'interno della fabbrica di Colonia. Nelle settimane successive la scuderia mise sul web e sui suoi canali alcune informazioni e fotografie che riprendevano Nakajima seduto nella scocca della nuova Stefan S-01, (che altro non era che la Toyota TF110) e sempre lo stesso pilota nipponico al lavoro con tecnici e meccanici nella sede Toyota di Colonia. A marzo in seguito al fallimento dell'operazione, dato da comunicato ufficiale della FIA in cui diceva che per il Campionato 2010 dopo la rinuncia del Team US F1 non è stata selezionata nessuna scuderia di rimpiazzo, chiuse definitivamente le porte per la partecipazione del team Stefan Grand Prix al campionato, le parti hanno rescisso consensualmente il contratto, facendo rimanere il pilota nipponico senza un volante.
La Formula Nippon/Super Formula Conclusa l'esperienza in Formula 1, nel 2011 Nakajima affronta la Formula Nippon, massima categoria motoristica del Giappone con il team TOM's. Giunge secondo nella classifica generale, dietro al compagno di scuderia André Lotterer, vincendo una gara, ottenendo 7 podi in 7 gare e due giri veloci. Si aggiudica anche la classifica riservata agli esordienti. Ha continuato nella serie per la stagione 2012 vincendo due gare sul Circuito di Suzuka e vince il campionato con 46 punti.
Nel 2013 la Formula Nippon diventa Super Formula, Nakajima tra il 2013 e il 2015 vince altre cinque gare e nel 2014 vince per la seconda volta il titolo. Nakajima continua nella categoria fino al 2021, vince un'altra gara a Suzuka nel 2017.
Endurance
Nel 2012 esordisce alla 24 Ore di Le Mans, gara valida per il nuovo mondiale endurance, con la Toyota TS030 insieme ad Alexander Wurz e a Nicolas Lapierre. Al 134º giro sono costretti al ritiro. Alla successiva 6 Ore di Silverstone arrivano secondi, a San Paolo Nakajima non partecipa e i suoi compagni, Wurz e Lapierre, vincono la corsa. Dopo due gare, al Fuji, Nakajima parte in pole e ottiene la sua prima vittoria con Wurz e Lapierre. All'ultimo appuntamento di Shanghai Nakajima non partecipa nuovamente, e Wurz e Lapierre ottengono la terza vittoria stagionale. A fine anno è solo tredicesimo con 44 punti.
Nel 2013 continua a correre con la Toyota nel WEC, ma non a tutte le gare. A Spa, seconda gara di campionato, si ritira. A Le Mans lui i suoi compagni (sempre Wurz e Lapierre) sono quarti. Dopo la maratona francese partecipano solo a due gare; al Fuji la gara viene interrotta dopo una trentina di minuti per via di un tifone che si abbatté sulla pista. Quando la gara viene sospesa Kazuki e suoi compagni sono primi, e vincono la corsa. Partecipano anche in Bahrein, dove si ritirano nuovamente. A fine anno è dodicesimo con 37,5 punti.
Nel 2014 cambiano i regolamenti e la Toyota schiera la nuova e più performante TS040 Hybrid. I compagni di equipaggi sono Wurz e Sarrazin. Alla prima gara a Silverstone sono subito a podio, dietro i loro compagni di squadra (Buemi, Davidson e Lapierre). Sono a podio anche a Spa (terzi). A Le Mans Nakajima ottiene la pole position, e in gara lui e suoi compagni cominciano a dominare la corsa. Durante la notte sono però costretti al ritiro, vedendo sfumare le speranze di vittoria. Ad Austin non partecipa per correre in F. Nippon, e viene sostituito dal britannico Mike Conway. Ritorna al Fuji ed è di nuovo secondo.
Il 17 giugno 2018 vince la 24 Ore di Le Mans alla guida della Toyota TS050 Hybrid numero 8, insieme ai compagni di squadra Fernando Alonso e Sébastien Buemi, regalando al costruttore giapponese la prima storica vittoria nella competizione. Si ripete il 16 giugno 2019, vincendo l’87ª edizione della classica francese.
Il 2021 è il suo ultimo anno come pilota. Rimane nella Toyota Gazoo Racing in qualità di vice-direttore.
Risultati Gran Premio di Macao Anno N° Vettura Squadra Pos.Qualifiche Pos.Qualifiche gara Giri Pos. 2004 24 Dallara F304 TOM'S 9º Rit 0 13º 2005 4 Dallara F305 TOM'S 8º 7º 10 5º 2006 2 Dallara F305 Manor Motorsport 8º 8º 10 Rit
Formula 3 Euro Series (legenda) (Le gare in grassetto indicano la pole position) (Le gare in corsivo indicano il giro veloce) Stagione Team Telaio Motore 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Punti Pos. 2006 Manor Motorsport Dallara F305/062 Mercedes HOC LAU OSC BRH NOR NÜR ZAN CAT LMS HOC 36 7º 2 6 8 1 6 5 14 13 Rit 5 9 18 22 3 4 3 11 7 Rit NP
GP2 Series (legenda) (Le gare in grassetto indicano la pole position) (Le gare in corsivo indicano il giro veloce) Stagione Team 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Punti Pos. 2007 DAMS BHR CAT MON MAG SIL NÜR HUN IST MNZ SPA VAL 44 5º 17 6 15 7 10 17 6 3 3 3 3 2 Rit 6 Rit SQ 18 Rit 9 3 7
Formula 1
† Non ha terminato, ma è stato classificato in quanto aveva completato più del 90% della distanza di gara.
Super GT (legenda) (Le gare in grassetto indicano la pole position) (Le gare in corsivo indicano Gpv) Anno Team Vettura Classe 1 2 3 4 5 6 7 8 Punti Pos. 2005 apr Toyota MR-S GT300 OKA4 FUJ5 SEP5 SUG1 MOTRit FUJ7 AUTRit SUZ7 52 8º 2011 Lexus Team Petronas TOM'S Lexus SC430 GT500 OKA4 FUJ4 SEP6 SUG9 SUZ6 FUJ15 AUT4 MOT8 39 8º 2012 Lexus Team Petronas TOM'S Lexus SC430 GT500 OKA5 FUJ4 SEP13 SUG2 SUZRit FUJ4 AUT15 MOT8 40 7º 2013 Lexus Team Petronas TOM'S Lexus SC430 GT500 OKA12 FUJ1 SEP11 SUG10 SUZ3 FUJ12 AUT1 MOT5 60 3º 2014 Lexus Team Petronas TOM'S Lexus RC F GT500 OKA13 FUJ AUT SUG4 FUJ5 SUZ1 BUR1 MOT10 60 5º 2017 Lexus Team au Tom's Lexus LC500 GT500 OKA5 FUJ AUT1 SUG7 FUJ4 SUZ9 BUR5 MOT14 47 6º 2018 Lexus Team au Tom's Lexus LC500 GT500 OKA13 FUJ SUZ5 CHA10 FUJ1 SUG12 AUT2 MOT13 47 6º 2019 Lexus Team au Tom's Lexus LC500 GT500 OKA9‡ FUJ SUZ1 CHA9 FUJRit AUT10 SUG10 MOT3 38 7º ‡ Metà punti assegnati come meno del 75% della distanza di gara è stata completata.
Formula Nippon/Super Formula (legenda) (Le gare in grassetto indicano la pole position) (Le gare in corsivo indicano Gpv) Anno Team 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Punti Pos. 2011 Petronas Team TOM'S SUZ3 AUT1 FUJ3 MOT3 SUZC SUG3 MOT2 MOT2 42 2º 2012 Petronas Team TOM'S SUZ1 MOT3 AUT5 FUJ2 MOT4 SUG5 SUZ12 SUZ1 46 1º 2013 Petronas Team TOM'S SUZ5 AUT12 FUJ8 MOT1 SUGRit SUZRit SUZ1 24 4º 2014 Petronas Team TOM'S SUZ5 FUJ2 FUJ3 FUJ1 MOT7 AUT6 SUG2 SUZ2 SUZ1 46 1º 2015 Petronas Team TOM'S SUZ2 OKA FUJ2 MOT2 AUT1 SUG4 SUZ4 SUZ2 45.5 2º 2016 VANTELIN Team TOM'S SUZ12 OKA17 FUJ2 MOT7 OKA19 OKA2 SUG4 SUZ5 SUZ16 22 6º 2017 Vantelin Team TOM's SUZ1 OKA9 OKA18 FUJ7 MOT11 AUT6 SUG3 SUZC SUZC 22 5º 2018 Vantelin Team TOM's SUZ8 AUTC SUG3 FUJ5 MOT OKA17 SUZ5 15 6º 2019 Vantelin Team TOM'S SUZRit AUT13 SUG12 FUJ5 MOT16 OKA2 SUZ14 12 12º 2020 Vantelin Team TOM'S MOT4 OKA SUG15 AUT SUZ2 SUZ16 FUJ9 25 11º 2021 Vantelin Team TOM'S FUJ11 SUZ AUT SUG MOT MOT7 SUZ 4 16º
Campionato del mondo endurance Nel 2012 la Coppa del Mondo Endurance FIA è stata assegnata solo ai Costruttori; nel 2013 è stata istituita anche quella per i piloti.