Hitomi Nakamichi inizia la sua attività da pallavolistica nei tornei studenteschi giapponesi. Nella stagione 2004-05 debutta nella pallavolo professionistica con le . Col suo club vince quattro titoli nazionali, due edizioni della Coppa dell'Imperatrice e due edizioni del Torneo Kurowashiki. Nel 2010 le sue prestazioni col club le valgono le prime convocazioni nella nazionale giapponese, con la quale si classifica al terzo posto al campionato mondiale, dove riveste il ruolo di riserva di Yoshie Takeshita. Nel 2011 gioca da titolare e vince il Montreux Volley Masters, venendo anche premiata come MVP della competizione; qualche mese più tardi torna a rivestire il ruolo di riserva ed è finalista al campionato asiatico e oceaniano. Nel 2012 fa parte della squadra giapponese che vince la medaglia di bronzo ai Giochi della XXX Olimpiade, mentre nel 2013 vince la medaglia di bronzo alla Grand Champions Cup e nel 2014 quella d'argento al World Grand Prix.