Sa technique de balancement aux anneaux qui porte son nom, le "Nakayama", a inspiré des générations de gymnastes partout sur le globe. Il est décédé le 9 mars d'un cancer de l'estomac, selon des médias locaux. "Nous exprimons nos sincères condoléances", a déclaré l'Association japonaise de gymnastique.
Durant sa carrière, le Japonais a remporté un total de dix médailles, dont six d'or aux Jeux olympiques de Mexico, en 1968, et à ceux de Munich, en 1972. Nakayama avait également été récompensé de 12 médailles aux Championnats du monde de gymnastique, dont sept d'or.