Ese mismo año fue seleccionado por la magistratura de asuntos extranjeros para llevar a cabo negociaciones con las potencias occidentales.
Con 27 años fue puesto al mando de la segunda embajada japonesa a Europa, también conocida como Misión Ikeda (1863-1864).
La embajada, formada por 34 hombres, partió en un buque de guerra francés, que hizo escala en Shanghái, India y El Cairo.
Durante su estancia en Egipto visitaron las pirámides y la Esfinge, hecho que fue recogido por el fotógrafo Antonio Beato.
Una vez volvió a Japón, Nagaoki insistió en la necesidad de emprender la apertura del país, enviando embajadas y estudiantes al extranjero, pero el gobierno no sólo ignoró sus propuestas, sino que anuló todos los acuerdos que había conseguido en París, le redujo su estipendio a la mitad y lo puso bajo arresto domiciliario.