Nakadai debuttò nel cinema negli Anni Cinquanta diventando rapidamente uno dei divi più celebri di quel decennio. Nonostante la grande duttilità del suo talento e le notevoli doti trasformistiche, le sue performances sono contrassegnate soprattutto da un'intensa vitalità e da una mobilità espressiva che ha il suo punto di forza negli occhi. Lavorando quasi esclusivamente col regista Kobayasbi, Tatsuya Nakadai ha interpretato una quantità di film, tra i quali Kabe Atsuki Heya (1953) e Kuroi Kawa (1957), in cui viene ferocemente additata la corruzione della società dell'epoca. Nella colossale trilogia Nessun amore è più grande (1959-1961), di Kobayashi, che rivelò appieno il suo superbo talento di attore. Nel 1961 Nakadai apparve per la prima volta in una delle sue celebri parti in costume. Il duello conclusivo con Mifune nella Sfida del samurai, di Kurosawa, non fu che il primo di una lunga serie che vide contrapposti i due attori. Le sequenze finali di Sanjuro, di Kurosawa, e dell'Ultimo samurai, di Kobayashi, contengono due dei migliori duelli della storia del cinema, lunghi momenti d'intensa immobilità rotti dal repentino esplodere della violenza.
Considerato uno dei più grandi attori della storia del cinema orientale, è morto l'8 novembre 2025, a 92 anni, a causa di una polmonite.