Filho do primeiro japonês a tornar-se piloto de Fórmula 1, Kazuki Nakajima nasceu no dia 11 de janeiro de 1985 – dois anos antes do pai Satoru entrar na categoria. Natural da cidade de Aichi, começou a carreira aos 11 e ficou de 1996 a 2000 pilotando no kart. Em 1999, conquistou o título Suzuka Formula ICA de karting e acabou sendo contratado pela Toyota para integrar seu programa de desenvolvimento de jovens pilotos. 

Aos 18 anos, disputou a Fórmula Toyota e consagrou-se o campeão da categoria. Em 2004, migrou para a Fórmula 3 japonesa, onde passou competiu por duas temporadas. Na primeira, finalizou em quinto lugar. Na segunda, melhorou três posições no ranking e foi vice-campeão. Em 2006, saiu do Japão e passou a ganhar experiência na Europa. Foi o sétimo melhor piloto na classificação geral da Fórmula 3 européia em seu ano de estréia. O desempenho rendeu um convite para ser piloto de testes da Williams na temporada 2007.

Enquanto era reserva na equipe de Frank Williams, Nakajima ainda disputou a temporada da GP2. Nas 22 provas realizadas, não venceu nenhuma, foi pole em uma delas e acumulou um total de 44 pontos – o que lhe garantiu a q uinta colocação na tabela final. No dia 7 de novembro de 2007, foi anunciado pela Williams como novo piloto titular da escuderia. A divulgação ocorreu poucos dias depois da estréia do japonês na Fórmula 1, ocorrida no Brasil. O fato foi possível graças à saída de Alexander Wurz.

Nakajima trouxe de volta às pistas o sobrenome da família no dia 21 de outubro, em Interlagos, última etapa do ano. Kazuki alinhou sua Williams em 19º e terminou a prova em 10º, com direito à quinta volta mais rápida do Grande Prêmio. Sua estréia na Fórmula 1 ainda foi marcada por um acidente provocado por ele dentro dos boxes da Williams. Nakajima acabou atropelando dois mecânicos da equipe sem maior gravidade.

O novo companheiro de Nico Rosberg tem 62 kg, mede 1,75m de altura, adora futebol e ouvir música.