Nagase voitti alle 20-vuotiaiden Aasian-mestaruuden 81 kg:n painoluokassa 2012. Hän voitti Kazanin universiadeissa 2013 kultaa sekä 81-kiloisissa että joukkuekilpailussa. Hän sijoittui Tŝeljabinskin MM-kilpailuissa 2014 viidenneksi 81 kg:n sarjassa ja voitti kultaa joukkuekilpailussa. Astanassa 2015 hän voitti maailmanmestaruuden sekä 81-kiloisissa että joukkuekilpailussa. Rio de Janeiron olympialaisissa 2016 hän saavutti pronssia 81 kg:n sarjassa. Hän voitti joukkuekilpailun maailmanmestaruuden Budapestissa 2017. Tokion olympialaisissa 2020 Nagase voitti 81 kg:n sarjassa olympiakultaa. Hän oli lisäksi mukana Japanin judojoukkueessa, joka voitti sekajoukkuekilpailun hopeaa.