Нагатомо започна втория си сезон в Интер Милан, като изигра 62 минути в началото.
Мачът в Серия А срещу Палермо завършва с поражение 4 на 3. На 27 септември 2011 г. Нагатомо осигурява асистенция за Джанпаоло Пазини, като удря Алексей Березуцки, преди да прокара топката през вратата по време на победата 3<unk>2 срещу ЦСКА Москва във втория мач от груповата фаза на Лигата на шампионите. Той вкарва първия си гол за сезона на 10 декември 2011 г. по време на домашна победа 2:0 срещу Фиорентина в мачния ден 15 от Серия А. Той отново е в таблицата три дни по-късно, когато се отправя към дома на Рики Алварес в победата 1:0 срещу Генуа. В последния мач от 2011 г. срещу Лече на домашен терен, Нагатомо постига "мъж на мача", като осигурява две асистенции в евентуална победа с 4 на 1.