Comme la plupart de ses compatriotes, Shinji Nakano n'a pas connu le succès escompté en Formule 1, triomphant surtout dans son pays natal.

Il commence à courir à l'âge de treize ans, en 1984, dans les championnats japonais de karting. Durant les cinq années qu'il y passe, il remporte de nombreux succès, dont plusieurs titres de karting, et devient le plus jeune vainqueur de la course de karting de Hong Kong.

En 1989, il passe en Formule 3 et décroche une pole position sur le circuit de Sugo. Il quitte ensuite le Japon pour disputer, en 1990, le championnat britannique de Formule Vauxhall, puis, en 1991, la Formula Opel EuroSeries avec l'équipe de Paul Stewart. Il revient finalement au Japon pour disputer le championnat de Formule 3, remportant sa première victoire en 1994 sur le circuit de Fuji, et se classe troisième au championnat.

Il s'engage ensuite dans le championnat de Formule 3000 japonais, rebaptisé Formule Nippon en 1996. Il décroche trois podiums et termine sixième du championnat.

En F1 avec Prost

L'année suivante, grâce au soutien du motoriste Mugen Honda, il arrive en Formule 1. Il effectue ses premiers pas dans l'élite du sport automobile au sein de l'écurie Prost Grand Prix. Dès sa première course, en Australie, il termine aux portes des points, à deux tours de la sixième place. Après quatre abandons consécutifs, il marque son premier point en terminant sixième Au Canada sur le circuit Gilles-Villeneuve. Il se classe ensuite septième en Allemagne et marque un autre point en Hongrie, sur le Hungaroring. Après cette saison d'apprentissage, son contrat avec Prost n'est pas reconduit.

Minardi

C'est chez Minardi que Shinji court sa deuxième saison de Formule 1. Au volant de la M198, il se retrouve, comme l'année précédente, dans les dernières lignes de la grille de départ. Malgré une voiture peu performante, le Japonais réalise plusieurs courses solides. Son meilleur résultat est obtenu lors du Grand Prix du Canada. Profitant d'une course mouvementée et de plusieurs abandons devant lui, il termine septième, à moins d'une seconde de la Stewart de Jan Magnussen. Sans soutien financier suffisant, il n'est pas conservé pour la saison suivante.

L'après-F1

En 1999, sans volant, Shinji participe néanmoins à cinq jours d'essais privés avec l'écurie Jordan, d'abord à Silverstone, puis à Monza, mais sans suite.

En 2000, il part aux Etats-Unis pour disputer le championnat de CART, mais sa première saison est marquée par de nombreux problèmes mécaniques sur sa Reynard-Honda. En 2001, il s'engage avec l'écurie Fernandez Racing : il est plus souvent classé, mais plus loin, et son score au championnat est moins important qu'à ses débuts. Mais la saison suivante lui apporte davantage de satisfaction. Il mène la course de Chicago pendant une dizaine de tours, pour finalement terminer cinquième, puis se retrouve au pied du podium à Toronto, lors de la course suivante. En 2003, il participe à deux courses en IRL, la série rivale du CART, sur le circuit japonais de Motegi et sur l'ovale célèbre d'Indianapolis.

En 2004, il quitte les Etats-Unis pour disputer le championnat GT au Japon, où il termine à deux reprises dans les dix premiers, à Tokachi puis sur le circuit Twin Ring Motegi. En 2005, il participe aux 24 Heures du Mans avec le Français Jonathan Cochet sur une Courage-Judd. L'équipage doit abandonner à cause d'un problème d'embrayage. L'année suivante, il oriente alors sa carrière vers les courses d'endurance en European Le Mans Series, au sein de l'écurie Courage. En 2009, il remporte les 1 000 km d'Okayama au volant d'une Pescarolo 01. Il dispute ensuite plusieurs manches du championnat du monde d'endurance et de l'Asian Le Mans Series, où il remporte deux victoires en 2015. Parallèlement, il reste très actif au Japon, notamment en Super GT et dans diverses compétitions nationales d'endurance.