Bij het wereldkampioenschap was Nasazzi aanvoerder van zijn team, waarbij ze probleemloos door de poulefase kwamen door Roemenië en Peru te verslaan. In de halve finale versloegen ze Joegoslavië met 6-1, waardoor ze in de finale tegen Argentinië kwamen te staan. In de rust van de finale stond Argentinië met 2-1 voor, maar de stand werd in de tweede helft omgebogen naar een 4-2 winst. Nasazzi was daardoor de eerste die de FIFA-wereldbeker als aanvoerder omhoog mocht houden. Uruguay weigerde om te spelen op het wereldkampioenschap voetbal van 1934, waardoor Nasazzi niet mee kon strijden voor een tweede wereldtitel. In zijn interlandjaren (1923 tot 1937) speelde hij 51 wedstrijden voor het Uruguayaans voetbalelftal, maar scoorde geen enkele keer. Door "World Soccer" werd Nasazzi op de 75e plaats gezet in een rangschikking van beste voetballers van de 20e eeuw.