2004 errang Yudai Nitta seine erste internationale Medaille, als er bei den Junioren-Asienpsiele Silber errang. Zwei Jahre später wurde er gemeinsam mit Kazuya Narita und Kazunari Watanabe Asienspielesieger im Teamsprint, gemeinsam mit (mit Kazuya Narita und Kazunari Watanabe). In den folgenden Jahren gewann er weitere Medaillen bei Asienmeisterschaften und -spielen. 2012 startete Nitta bei den Olympischen Spielen in London und belegte gemeinsam mit Seiichirō Nakagawa und Kazunari Watanabe Rang acht im Teamsprint, und 2013 wurde er zweifacher Sieger bei den Ostasienspielen im Sprint sowie im 1000-Meter-Zeitfahren. In der Keirin-Gesamtwertung des &lt;a href="Bahnrad-Weltcup%202017/18"&gt;Bahnrad-Weltcups 2017/18&lt;/a&gt; belegte er Platz sieben.