Nagatomo edustaa Japanin A-maajoukkuetta. Hän pelasi MM-kilpailuissa 2010 ja muun muassa Arsène Wenger nimesi hänet turnauksen tähdistökentälliseen. Nagatomo pelasi myös Aasian-mestaruuskilpailuissa 2011 hyvin ja voitti turnauksesta kultaa.