Keiichirō Nagashima trzykrotnie uczestniczył na zimowych igrzyskach olimpijskich (2006, 2010 i 2014). Podczas igrzysk olimpijskich w 2006 roku brał udział w dwóch konkurencjach łyżwiarstwa szybkiego: biegu na 500 m (13. miejsce) oraz biegu na 1000 m (32. miejsce). 4 lata później, w 2010, podczas igrzysk, ponownie wziął udział w dwóch konkurencjach łyżwiarstwa szybkiego: biegu na 500 m (2. miejsce; srebrny medal) oraz biegu na 1000 m (37. miejsce). Keiichirō Nagashima ponownie startując na igrzyskach olimpijskich w 2014 r., brał udział już tylko w jednej dyscyplinie łyżwiarstwa szybkiego: biegu na 500 m (6. miejsce).