Родилась в Токио в 1925 г. Окончила отделение японского языка Токийского женского университета Дзёси гакуин. Работала в издательстве «Сёгаккан» редактором журналов, адресованных молодым девушкам, — «Дзёгакусэй-но томо», «Мадемуазель». В 1961 г. была выдвинута на премию Наоки за «Повесть о зеленых мхах», оставила работу в издательстве и начала сотрудничать с журналом «Киндай сэцува», который издавали писатели Рётаро Сиба и Дзюго Куроива. Там и были опубликованы ее первые произведения. В 1964 г. Митико Нагаи присуждается 52-я премия Наоки за роман «Круг пламени», в котором описывается взлет и падение трех поколений Камакурского сёгуната. Достоверность ее исторических описаний получила тогда высокую оценку не только в литературных, но и в академических кругах. Затем Митико Нагаи обратилась к истории средневековой Японии и в 1982 г. получила литературную премию, присуждаемую женщинам-писательницам, за роман «Ледяное кольцо», в 1984 г. — премию Кан Кикути за новаторский вклад в историческую прозу, а также за создание многогранной картины средневекового общества; кроме того, ей была присуждена 22-я премия Эйдзи Ёсикава за серию исторических романов «Ветер и облако». В 1994 г. в издательстве «Тюо Коронся» вышло Полное собрание исторических сочинений Митико Нагаи в 17 томах.