Сёя Накадзима в составе олимпийской сборной Японии играл на футбольном турнире Олимпийских игр 2016 года в Рио-де-Жанейро. Провёл все 3 матча своей сборной на этом соревновании. Накадзима забил гол во втором туре группового этапа против олимпийской сборной Колумбии, сравняв счёт.