Con gli altri incrociatori della classe formò dapprima la 4ª, poi la 5ª Divisione, operando nelle acque nazionali e cinesi nel corso degli anni trenta. Nel dicembre 1941 operò a sostegno dell'invasione delle Filippine, possedimento statunitense, e tra il gennaio e il febbraio 1942 supportò la rapida occupazione delle Molucche; infine ebbe una parte importante nella battaglia del Mare di Giava (27 febbraio) e nella caccia successiva alle unità alleate sopravvissute. Fu trasferito poco dopo alla 5ª Flotta in qualità di nave ammiraglia e fu presente alla battaglia delle Midway (4-6 giugno), dopo la quale rimase nelle acque settentrionali del Giappone con compiti di scorta e guardia dei porti militari. Partecipò alla lunga ma grama battaglia delle isole Komandorski a fine marzo 1943, durante la quale fu danneggiato, quindi spese il resto dell'anno e la prima metà del 1944 tra le basi di Ominato, Paramushiro e Sasebo, ricevendo potenziamenti e modifiche. In estate fu spostato a Kure e da qui, a metà ottobre, vicino a Formosa, dove il comandante della 5ª Flotta Kiyohide Shima apprese di essere stato assegnato all'ultimo momento alla complessa operazione "Shō-Gō 1", rivolta a distruggere le flotte anfibie statunitensi ancorate dinanzi all'isola di Leyte. La formazione partecipò alla seconda, breve fase della battaglia dello Stretto di Surigao (24-25 ottobre), durante la quale il "Nachi" addivenne a una collisione di prua con l'incrociatore pesante severamente danneggiato. Rifugiatosi a Cavite, fu rimesso in efficienza entro l'inizio di novembre, ma il 5 del mese fu letteralmente distrutto nel corso di alcune incursioni portate dai velivoli imbarcati della Terza Flotta statunitense: affondò nel primo pomeriggio con grandi perdite di vite umane.