Den 13. august 1971, da Nagai var 19 år gammel, debuterede han for Japans landshold mod Island. Han spillede også i 1972 Sommer-OL kvalifikation i 1971. Selv om han ikke spillede for Japan i 1972, blev han udvalgt til Japan for 1974 World Cup kvalifikation i 1973. Han spillede også i 1974
, 1978 asiatiske lege. I 1980 blev han udvalgt til at deltage i kvalifikationen til de olympiske lege i 1980. Denne kvalifikation var hans sidste kamp for Japan. Han spillede 69 kampe og scorede 9 mål for Japan indtil 1980.