Comenzó su carrera en los karts en el circuito japonés, Nakajima se trasladó a los monoplazas en 2007, compitiendo en la serie japonesa de Fórmula Challenge.
Terminó quinto en la general del campeonato con cuatro victorias, En 2008 fue ganador del Gran Premio de Macao Keisuke Kunimoto.
En 2008 se presentó a todas las carreras, acabando noveno en la general.
Después de haber probado con Räikkönen Robertson Racing durante la temporada baja de 2008, Nakajima se unió a ellos para la temporada 2009 para participar en el Campeonato Británico de Fórmula 3.
Nakajima finalizó séptimo en la clasificación del campeonato, con su mejor resultado en Silverstone, en agosto, después de haber comenzado desde la pole position.