Nagumo avsluttet sin utdanning ved den japanske sjøkrigsskolen i 1908 og hadde deretter en rekke kommandoer, blant annet ved stabsskolen. Hans spesialitet var torpedotaktikk. Ved ansiennitet og forbindelser ble han stadig forfremmet og fikk etterhvert kommando over en hangarskipsgruppe (1. hangarskipsgruppe) i april 1941.