El 1910, el Japó s'annexà Corea, i Nakai -aleshores ja un científic respectat- fou nomenat "botànic governamental de Chosen", el nom japonès per la nova província. Davant del desconeixement científic que hi havia del país, encetà una llarga i difícil expedició a les zones muntanyoses, que donà fruit en diverses obres, com Flora Koreana i Flora sylvatica Koreana. La seva estada a Corea abastà el període comprès entre el 1909 i el 1942.
Entre març del 1943 i l'estiu del 1948 dirigí el jardins botànics de Bogor[2] i el Cibodas a Cianjur[3] (illa de Java) durant l'ocupació japonesa d'Indonèsia. Acabada la segona Guerra Mundial, fou professor de taxonomia vegetal a la universitat de Tòquio, on tingué alumnes que serien botànics d'anomenada com Hiroshi Hara (1911-1986) i Fumio Maekawa. També dirigí el "Museu Nacional de Ciència" de Tòquio.
S'especialitzà en algues i en els gèneres Pteridophyta, Bryophyta i Espermatòfita. Diverses espècies vegetals i animals van ser batejades en honor seu: Agropyrum nakaii, Roegneria nakaii, Podocarpus nakaii,[4]Polygonum nakaii, Elymus nakaii,[5]Forsythia nakaii[1], Trigonotis nakaii, Oxya nakaii[6] i també[7]Attheyella nakaii.
Ultra la seva copiosa producció bibliogràfica de collita pròpia, també edità obres de grans botànics: La Flora iaponica de Carl Peter Thunberg (Tòquio 1933), la Hydrangeae genus de Siebold (1938), la Supplemetum plantarum... Generum plantarum editionis secunda de Linneu (Tòquio, 1936).
Report on the vegetation of the island Ooryongto or Dagelet Island, Corea, February, 1818 [= 1918] Seoul: Government of Chōsen, 1919
Chōsen shinrin shokubutsu hen = Flora sylvatica Koreana Keijo: Chōsen Sōtokufu Ringyō Shikenjo = Forestal Experimental Station, Government General of Chosen, 1915-1936. En 22 volums (Reimpressió Tokyo : Tosho Kankōkai, 1976)
Tentamen systematis Caprifoliacearum Japonicarum Tokyo: Imperial University of Tokyo, 1921
Takenoshin Nakai, Gen'ichi Koizumi Dai Nihon jumokushi. Maki no 1 Tōkyō : Seibidō Shoten, Taishō 11 [1922] (Arbres i arbustos originaris del Japó)
Takenoshin Nakai, Gen'ichi Koizumi Dai Nihon jumokushi Tōkyō : Seibidō Shoten, Shōwa 2 [1927] (Arbres i arbustos originaris del Japó)
Hagirui no kenkyō = Lespedeza of Japan & Korea Keijo: Chōsen Sōtokufu Ringyō Shikenjo = Forestal Experimental Station, Government General of Chosen, Shōwa 2 [1927]
Takenoshin Nakai, Harufusa Nakano, Tōru Tomita Kamikōchi tennen kinenbutsu chōsa hōkoku [Tòquio] : Naimushō, Shōwa 3 [1928] (Botànica de la regió de Kamikōchi, al Japó)
Matajirō Tozawa, Takenoshin Nakai Chōsen jumoku chikurui bunpufu. Dai 1-bu, Dai 1-kan, Part 1, Vol. I, Jumoku chikurui kikōjō no tekichizu. Jūyū jumoku hei chikurui = Atlas illustrating geographical distribution of Korean woody plants and bamboos. Climatically favourable regions. Principal woody plants & bamboos Keijo: Chōsen Sōtokufu Ringyō Shikenjo = Forestal Experimental Station, Government General of Chosen, Shōwa 4 [1929]
Takenoshin Nakai, Masao Kitagawa Plantæ novæ jeholenses I Tokyo: University Press, 1934. Informe de l'expedició científica del 1933 a Manxukuo, la Manxúria ocupada pels japonesos
Tōa shokubutsu zusetsu = Iconographia plantarum Asiae orientalis Tokyo: Shunyodo Shoten, 1935-1952. 5 volums
Nekka-shō ni jiseisuru kōtō shokubutsu mokuroku = Index florae Jeholensis 1936
Takenoshin Nakai, Masazi Honda, dir. Dainihon shokubutsushi = Nova flora Japonica: vel, Descriptiones et systema novum omnium plantarum in Imperio Japonico sponte nascentium Tokyo: Sanseido Co. - National Science Museum, 1938-1943. 10 volums, dels quals el 9 Ardisiaceae és de Nakai
Lauraceae smilacaceae Keijo: Chōsen Sōtokufu Ringyō Shikenjo = Forestal Experimental Station, Government General of Chosen, 1939
Tōa shokubutsu 1939
Ordines, familiae, tribi, genera, sectiones ... novis edita. Appendix. Quaestiones characterium naturalium plantarum Tokyo, 1943
A synoptical sketch of Korean flora Tokyo: National Science Museum, 1952.