Отец — архитектор и математик, мать — микробиолог и пианистка.
Изучал социологию и музыку в Калифорнийском университете Санта-Круз и Сан-Франциско.
В 1978—2007 — дирижёр Симфонического оркестра Беркли.
В 1988—1998 — музыкальный директор Национальной оперы в Лионе.
В 2000—2006 — главный дирижёр Немецкого симфонического оркестра в Берлине.
С 2006 — музыкальный директор Монреальского симфонического оркестра и Баварской государственной оперы.
В репертуаре Нагано — европейская музыка XVIII—XX веков — от В. А. Моцарта и Л. ван Бетховена до П. Этвеша, К. Саариахо, Дж. Л. Адамса и Чин Ынсук. Исполнял сочинения О. Мессиана, состоял в переписке с композитором.