Takaaki Nakagami devient en 2006 le plus jeune Champion Japonais de 125cc et après avoir participé à quelques courses en Espagne, ce dernier débarque en mondial début 2008 avec l’écurie I.C Aprilia. Le Japonais signe une dixième place à Donington, puis effectue un bref passage par Ongetta. Takaaki Nakagami décide ensuite de retourner sur ses terres où il remporte le titre Moto2™ en 2011. Cette année-là, le pilote nippon dispute également une wildcard au sein du team Italtrans, qui le titularise dès 2012. Un an plus tard, les premiers podiums arrivent, cinq au total. Passé tout près de la victoire à quatre reprises, il rencontre toutefois plus de difficultés lors de la campagne 2014 pour son arrivée chez Idemitsu Honda Team Asia. Mais le n°30 se relance en 2015 et décroche finalement son tout premier succès au GP des Pays-Bas 2016. Ce dernier en inscrira un second un an plus tard à Silverstone, résultat qui viendra s’ajouter à trois autres Tops 3 comme ça avait déjà été le cas en 2016.

Puis vient l’heure du grand saut en MotoGP™ avec LCR Honda. Il y fera des débuts plutôt timides, mais enregistrera une prometteuse sixième position à Valence. L’année suivante, Takaaki Nakagami fera ainsi un bond dans la hiérarchie… et ce malgré ce forfait sur les trois dernières manches ; le Japonais ayant dû se faire opérer de l’épaule droite. En 2020, tous les espoirs du HRC seront portés sur lui avec les blessures de Marc Márquez et de Cal Crutchlow. Il se rapprochera considérablement du podium, sans pour autant l’atteindre, mais sera récompensé d’une pole et d’une 10e place au Championnat. 2021 ne lui sourira hélas pas autant. Moins régulier, il reculera en effet de cinq rangs. Et les ennuis se poursuivront en 2022. Il se déchirait de surcroît un tendon au doigt dans un accrochage survenu en Aragón ; d’où cette absence sur trois épreuves. Cela dit, le HRC lui renouvelait sa confiance pour 2023, où il vivra une nouvelle saison compliquée. Malgré une modeste huitième place à Assen comme meilleur résultat, le Japonais est reconduit pour la saison 2024 dans le team satellite de Honda mais perd son statut de titulaire au terme de la campagne. Il devient pilote d'essai Honda en 2025 et participe à plusieurs GP en tant que wildcard ou remplaçant. Il signe notamment une excellente sixième place sous la pluie au Mans et roule également en Italie ainsi qu'en République tchèque.